JP2002528980A - イーサネット（登録商標）上でのメッセージ・アプリケーション層（ｍｏｄｂｕｓ）からトランスポート層（ｔｃｐ）への通信方法並びに装置 - Google Patents

イーサネット（登録商標）上でのメッセージ・アプリケーション層（ｍｏｄｂｕｓ）からトランスポート層（ｔｃｐ）への通信方法並びに装置

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JP2002528980A
JP2002528980A JP2000578703A JP2000578703A JP2002528980A JP 2002528980 A JP2002528980 A JP 2002528980A JP 2000578703 A JP2000578703 A JP 2000578703A JP 2000578703 A JP2000578703 A JP 2000578703A JP 2002528980 A JP2002528980 A JP 2002528980A
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スウェールズ、アンドリュー、ジー
パパドポウロス、エイ、ディーン
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シュナイダー オートメイション インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 マスタ装置（１２）と、出力そして／または入力を有するＩ／Ｏ装置（１４）との間にインタフェースを提供するための通信アダプタ（１０）が提供されている。Ｉ／Ｏ装置（１４）が出力を有する場合、アダプタは送信経路を介して要求メッセージを受信するためにマスタ装置に結合するためのＴＣＰポートを有する。アダプタ（１０）はまたＩ／Ｏ装置（１４）をＩ／Ｏ装置の出力を受信するように結合するように動作可能なコネクタも有する。アダプタ（１０）は更にＴＣＰポートとコネクタとに動作可能なように接続され、要求メッセージに応答して、Ｉ／Ｏ装置から受信された出力に関連する応答メッセージを、送信経路を介して送信するためのインタフェース回路を有する。この要求メッセージ並びに応答メッセージの長さは、ＴＣＰトランザクションそして／または最大送信ユニット制限、または本発明の実施例によってはその両方の長さを超えないように制限されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は入出力フィールド装置とプログラム可能論理制御装置（ＰＬＣ）との
間の通信、そして入出力フィールド装置とその他のフィールド・マスタ装置、例
えばホスト装置との間の通信用入出力（Ｉ／Ｏ）端末インタフェースに関する。
更に詳細には、本発明はイーサネットからＴＣＰでコード化されたＭＯＤＢＵＳ
上での通信用モジュラーＩ／Ｏ端末インタフェースに関する。
【０００２】 （背景技術） 工業自動制御システム市場では、種々の型式の通信ネットワーク・プロトコル
が存在しており、これらは、例えば互いにネットワーク接続されたＰＬＣの様な
製品上で動作したり、フィールド装置を特定の自動制御システム内の種々の場所
から監視および制御するように開発されている。従って、自動制御システム用の
種々の型式の通信ネットワークに対して、種々の型式の入出力通信装置が種々の
型式の通信プロトコル内で通信するために作り出されている。例えば、図２は種
々の通信プロトコル、Interbus-S,Profibus DP, Modbus Plus, Echelon, Seripl
ex, CAN DeviceNet, CAN SDS,およびCANCALを示しており、これらはほんの一部
の名前をあげたのみである。別のプロトコルとしてFIPIOがある。これらの種々
の通信ネットワーク型式の各々は、種々の型式の通信プロトコルに基づいた入出
力フィールド装置と通信するための特定の入出力装置を必要とし、それらは各々
特定の異なる通信要求仕様を有する。
【０００３】 更に各々のネットワーク・プロトコルは上記の種々のプロトコルと通信するた
めの異なる入出力通信装置を必要とするだけではなく、ＰＬＣと直接通信するた
めの入出力通信装置を持つ必要がある。ＰＬＣと入出力通信装置との間の通信は
更に別の型式の通信プロトコルを持つことも可能である、これは各々の異なる型
式またはブランドのＰＬＣに対して異なる型式の入出力通信装置を必要とするは
ずである。
【０００４】 本発明はこれらおよびその他の問題を解決するために用意されている。
【０００５】 （発明の要約） 本発明はイーサネット上でMODBUSとTCPとの間のインタフェースをとるための
通信アダプタであって、これらの型式のプロトコルを使用したフィールド装置と
フィールド・マスタとの間で情報の通信を行うためのものである。フィールド装
置はディジタルまたはバイナリ入力、ディジタルまたはバイナリ出力、アナログ
入力、アナログ出力、QPRユニットまたはその他の特殊ユニット、およびINTIO装
置の様な装置を含むことが可能であり、これらはほんの一部の名前を挙げたのみ
である。フィールド・マスタはプログラム可能論理制御装置（ＰＬＣ）（場合に
よってはプロセス制御装置またはＰＣＤと呼ばれる）、アプリケーション特定制
御装置、およびその上で工業自動制御ソフトウェアが動作しているパーソナル・
コンピュータの様なホスト・コンピュータ／装置等を含む。例えば、米国特許第
５，６１１，０５９号はフィールド装置とインタフェースするための制御構造内
の種々の型式の制御装置と、同様におよびその上で動作する工業自動制御ソフト
ウェアを有するパーソナル・コンピュータの使用者インタフェースが開示されて
いる。
【０００６】 通信アダプタはマスタ装置と出力そして／または入力を有するＩ／Ｏ装置（本
体）との間のインタフェースを提供するためのものである。出力を有するＩ／Ｏ
本体の場合、このアダプタはＴＣＰポートを有しこれは要求メッセージを受信す
るためにマスタ装置を送信経路を介して結合するためのものである。アダプタは
またＩ／Ｏ装置の出力を受信するためにＩ／Ｏ装置と結合するように動作可能な
コネクタを有する。アダプタはまたＴＣＰポートと動作可能なように接続される
インタフェース回路と、応答メッセージを要求メッセージに応答して送信経路上
で送信するためのコネクタとを有し、この応答メッセージはＩ／Ｏ装置から受信
された出力に関連するものである。この要求メッセージおよび応答メッセージの
長さはＴＣＰトランザクション長そして／または最大通信ユニット制限、または
本発明の実施例によってはその両方を超えないように、制限されている。
【０００７】 本発明はまたマスタ装置と出力そして/または入力を有するＩ／Ｏ装置間の接
続を与えるための方法を提供する。マスタ装置と出力を有するＩ／Ｏ装置間の接
続を与える方法の場合、この方法は送信経路上で要求メッセージを複数のＴＣＰ
ポートから選ばれたあらかじめ登録されたＴＣＰポート上に受信することを含む
。この方法はまたＩ／Ｏ装置からの出力を受信することも含む。この方法は更に
要求メッセージに応答して送信経路上に応答メッセージを送信することも含み、
この応答メッセージはＩ／Ｏ装置からの出力に関連している。要求メッセージそ
して／または応答メッセージの長さはＴＣＰトランザクション長そして／または
最大通信ユニット制限、または本発明の実施例によってはその両方を超えないよ
うに、制限されている。
【０００８】 マスタ装置と入力を有するＩ／Ｏ装置間の接続を提供する方法の場合、この方
法は送信経路上で要求メッセージを複数のＴＣＰポートから選ばれあらかじめ登
録されたＴＣＰポート上に受信することを含む。この方法はまたＩ／Ｏ装置から
の出力を受信することも含む。この方法は更に要求メッセージに応答して送信経
路上に応答メッセージを送信することも含む。この方法は更に要求メッセージに
応答してＩ／Ｏ装置の入力にデータを送信することを含む。要求メッセージそし
て/または応答メッセージの長さはＴＣＰトランザクション長そして／または最
大通信ユニット制限、または本発明の実施例によってはその両方を超えないよう
に、制限されている。
【０００９】 通信アダプタ（アダプタまたはＣＯＭアダプタ）は、米国特許明細書連番０９
／０３６，５６５そして/または独国特許ＤＥ１９６ １５ ０９３に記載され
ているように入力／出力本体に取り付けられている、これらの特許は此処に挙げ
ることで本開示に組み込まれている。
【００１０】 特にこの通信アダプタは直接取り付けられ、少なくとも１つの入力データ・ポ
ート、出力データ・ポート、そして入力／出力本体の同定ポートを通して通信す
るように構成されている。更に、通信アダプタはイーサネット型フィールド・マ
スタとＭＯＤＢＵＳで通信するように構成されている。この通信アダプタは入力
データ・ポートと同定ポートからデータをアクセスするための入力マルチプレク
サ、出力データ・ポートにデータを提供するための出力マルチプレクサ、および
入力マルチプレクサと出力マルチプレクサと通信するためのプロセッサとを持つ
ことができる。プロセッサはまた、入力マルチプレクサおよび出力マルチプレク
サから受信されたデータを変換するように具備されている。フィールド・バス回
路もまた、通信アダプタ内部でプロセッサとフィールド・バスの間に接続されて
おり、プロセッサがフィールド・バス上のフィールド・マスタと通信できるよう
にしている。
【００１１】 これに代わって、通信アダプタが少なくとも１つの特定用途向け集積回路（Ａ
ＳＩＣ）を有し、入力データ・ポートと同定ポートからデータを受け取り、出力
データ・ポートにデータを提供することも可能である。ＡＳＩＣはＰＬＣ型のフ
ィールド・マスタとＭＯＤＢＵＳとの間で相互にイーサネット通信プロトコル上
でデータを変換する。
【００１２】 本発明は特徴を失うことなく入力本体のみまたは出力本体のみおよび入力/出
力本体全体と適合する通信アダプタの形式を取ることが可能であり、これは先に
参照した参照例から明らかである。従って、本発明は工業用センサおよび駆動装
置と通信を行う特殊な実時間フィールドバス構成部品の代わりに使用される安価
な標準ネットワーク構成部品を可能とする。これはプログラム可能制御装置また
はその他の工業計算機システムを含む、ネットワーク・ソリューションに簡単な
装置を接続する際に大幅なコスト削減と複雑さの低減を可能とするが、それは同
一のネットワーク・インフラ構成部品を共有できるからである。本発明のその他
の特徴ならびに機能は以下に示す添付図と本発明の詳細な説明を読むことにより
明らかとなろう。
【００１３】 （発明の開示） 本発明は多くの異なる形式で実施可能と考えられるが、本発明の好適な実施例
が添付図に示されまた此処に詳細に説明されている、これは本発明の開示が本発
明の原理の例であり本発明の広範な特徴を図示された実施例に限定するものでは
無いという理解に立っての上である。
【００１４】 図１を参照すると、本発明は入力／出力（ＩＯ）本体２と接続し通信を行うた
めの通信アダプタ（ＣＯＭアダプタ）である。ＩＯ本体２はフィールド装置（図
１には図示せず）とフィールド・マスタ（図１には図示せず）との間のインタフ
ェースを行う。この通信アダプタはＩＯベース（本体）をイーサネット・ネット
ワーク上に存在させ、Ｍｏｄｂｕｓメッセージを使用してＴＣＰ／ＩＰプロトコ
ルで通信することを可能とする。
【００１５】 本仕様の中のいくつかの略号は下記のように定義できる。 ＭＩＯ：モーメンタム端末入出力 ＡＲＰ：ＩＰアドレスで与えられ、イーサネット物理アドレスを得るために
使用されるアドレス解像プロトコル ＭＩインターフェイス：モーメンタムＩＯ内部インタフェース ＢＯＯＴＰ：電源投入時にＭＡＣアドレスをＩＰアドレスと関連付けるため
に使用されるプロトコル ＣＯＭアダプタ：通信アダプタ ＩＣＭＰ：エラー表示ならびに制御プロトコル Ｉ／Ｏ本体：入力／出力本体（ベース・ユニット） ＩＰ：全世界にアドレスを割り振る能力を提供するインターネット・ネット
ワーク層 Ｍｏｄｂｕｓ：メッセージ・アプリケーション層（読み取り／書き込みサー
ビス） ＴＣＰ：２点間送信層 ＳＴＰ：遮蔽撚り線
【００１６】 ＣＯＭアダプタ１０はマスタ装置１２と出力そして/または入力を有するＩ／
Ｏ装置(本体)１４との間のインタフェースを提供するためのものである。Ｉ／Ｏ
装置１２が出力を有する場合、アダプタ１０はマスタ装置１２に送信経路１８経
由で要求メッセージを受信するように結合するためのＴＣＰポート１６を有する
。アダプタ１０はまたＩ／Ｏ装置１４の出力を受信するようにＩ／Ｏ装置１４に
結合するように動作可能なコネクタ２０を有する。アダプタ１０は更にＴＣＰポ
ート１６とコネクタ２０に接続して、要求メッセージに応答して送信経路１８上
で応答メッセージを送信するように動作可能なインタフェース回路２２を有し、
この応答メッセージはＩ／Ｏ装置１４から受信された出力に関連している。要求
メッセージならびに応答メッセージは長さが制限されていて、ＴＣＰトランザク
ション長そして／または最大通信ユニット制限、または本発明の実施例によって
はその両方を超えないように、制限されている。
【００１７】 ＣＯＭアダプタ内の選択されたＴＣＰポートは、後程提示される本発明の１つ
の実施例の設計上の仮定に基づいて、ＴＣＰポート番号５０２でなければならな
い。更にこの仮定では、インタフェース回路は別のＴＣＰポートから送信経路を
経由して受信される接続要求を無視するようにしている。更に、このインタフェ
ース回路はＴＣＰポートで受信された意味不明のメッセージを廃棄する。インタ
フェース回路はＴＣＰポートがエラーを受信すると送信経路を閉止する。更に、
インタフェース回路は要求メッセージで符号化されたインターネット・プロトコ
ルアドレスがＩ／Ｏ装置に関連するインターネット・プロトコルアドレスに一致
する場合に、アドレス解像プロトコル応答を送信経路を経由して送信する。この
インタフェース回路はまた、ＴＣＰ接続要求に応答して接続確認を送信する。
【００１８】 本発明はまたマスタ装置１２と出力そして／または入力を有するＩ／Ｏ装置１
４との間の接続を行うための方法を含む。マスタ装置と出力を有するＩ／Ｏ装置
との間の接続を行う方法の場合、この方法は送信経路１８を介して要求メッセー
ジを複数のＴＣＰポートから選択されたあらかじめ登録されたＴＣＰポート１６
上で受信することを含む。この方法はまたＩ／Ｏ装置から出力を受信することを
含む。この方法は更に、要求メッセージに応答して送信経路を介して応答メッセ
ージを送信することを含み、この応答メッセージはＩ／Ｏ装置１４の出力に関連
する。要求メッセージそして／または応答メッセージの長さは制限されていて、
ＴＣＰトランザクション長そして／または最大通信ユニット制限、または本発明
の実施例によってはその両方を超えないように、制限されている。
【００１９】 マスタ装置１２と入力を有するＩ／Ｏ装置１４との間の接続を行う方法の場合
、この方法は送信経路１８を介して要求メッセージを複数のＴＣＰポートから選
択され予め登録されＴＣＰポート１６上で受信することを含む。この方法は、ま
た、要求メッセージに応答して送信経路を介して応答メッセージを送信すること
を含む。この方法は更に、Ｉ／Ｏ装置１４に要求メッセージに応答してデータを
送信する事を含む。要求メッセージそして／または応答メッセージの長さは制限
されていて、ＴＣＰトランザクション長そして／または最大通信ユニット制限、
または本発明の実施例によってはその両方を超えないように、制限されている。
【００２０】 ＭＯＤＢＵＳは工業的制御プロトコルであって、各々のトランザクションが独
立で、各々制限された長さの要求メッセージと応答メッセージの対を含む広範に
実施されている標準である。要求および応答メッセージの長さは、標準ＴＣＰ接
続の一部として送信される際にそのカプセルに包まれたメッセージが、ＴＣＰ’
ウィンドウ’および最大送信ユニット（ＭＴＵ）制限よりも小さくなるようにさ
れている。更に、先行のトランザクションからの応答は次のトランザクションに
対する要求が送信される前に受信されなければならないので、ＴＣＰを介して送
信される場合、ＭＯＤＢＵＳメッセージが分断されたりまたは’断片’となる理
由は無い。その結果どのネットワーク上でもＭＯＤＢＵＳメッセージのコーディ
ングとＴＣＰフレームのコーディングの間には直接的な関係が存在する。
【００２１】 対象の’スレーブ’装置とそれに信号を送る’マスタ’装置との間の関係に、
多数の簡略化する仮定を置くことにより、受信ソフトウェア（付録Ａ参照）の義
務は、多数の相互作用ソフトウェア（付録Ａ参照）構成部品から構成されている
従来型’ネットワーク・プロトコル・スタック’よりもより簡単な’状態機械’
に削減できて、ここでは入力された要求に対する正しい応答は要求メッセージの
最初の内容から迅速に決定できる。
【００２２】 本発明の１つの実施例に関して、下記は重要な仮定である。 ・全ての要求は’マスタ’で始められる。これはスレーブが接続を開始したりま
たはシンボリック・ドメイン名称サービス（ＤＮＳ）名を解明する必要が無いこ
とを意味する。 ・全ての要求は登録されたＴＣＰポート番号５０２上に現れ、これはＭＯＤＢＵ
Ｓトラヒックを搬送する目的でインターネット割当番号機関（IANA:Internet As
signed Numbers Authority）に既に登録されている。これは別のポート上で試み
られる接続要求が無視出来ることを意味する。 ・スレーブはマスタへの有効戻り経路が’直接’またはその装置への要求メッセ
ージを最後に処理したネットワーク・ブリッジ装置を使用するかいずれかで行え
ることを仮定している。これはＩＰ回送テーブルを保守するかまたはＩＣＭＰ直
接メッセージを理解する必要が無いことを意味する。 ・意味不明のメッセージが提示された場合、装置が’ファイヤー・ウォール’装
置の陰に隠れているとしてそのメッセージを破棄することが適切である。 ・全てのＭＯＤＢＵＳプロトコルまたはコーディング・エラーへの適切な応答は
、一方的にＴＣＰ接続を閉じることである。
【００２３】 その結果として、ＭＯＤＢＵＳ／ＴＣＰ／イーサネットの実施は、一例として
、以下のメッセージに対して大部分前もって計算された応答を実現する。 ・アドレス解明プロトコル（ＡＲＰ）要求−ＩＰアドレスが一致するとＡＲＰ応
答を送る。 ・インターネット制御管理プロトコル・エコー（ＩＣＭＰ ＰＩＮＧ）−ＰＩＮ
Ｇ応答を送る（標準ネットワーク立ち上げおよびトラブル解析を助成するため）
。 ・ＴＣＰ接続要求（ＳＹＮ）−要求されたポート番号が５０２の場合接続確認（
ＳＹＮ ＡＣＫ）を送り、その他の場合は無視する。 ・ＴＣＰ切断要求（ＦＩＮ）−切断確認（ＦＩＮ ＡＣＫ）を送る。 ・ＴＣＰデータ・フレームとしてＭＯＤＢＵＳ要求−ＴＣＰデータ・フレームと
してＭＯＤＢＵＳ応答を送り、ほとんどの前置情報を要求無しの等価情報から生
成する。
【００２４】 その結果従来型の実施方法に比較して少なくとも２つの重要な点に関して性能
が向上される。 ・各々のＭＯＤＢＵＳトランザクションが典型的に２つのメッセージ（コード化
された要求と応答）しか含まないのでネットワーク・トラヒックの量が削減され
る。従来型プロトコル・スタックは４つのメッセージ（各々の送信されたデータ
・ユニットに対するＡＣＫメッセージが追加される）を生成している。この結果
ネットワーク・トラヒックの２０％から５０％が節約され、コストを追加するこ
となく同じネットワーク構成部品で処理量を２５％から１００％追加することが
出来る。
【００２５】 スレーブに於ける計算時間は劇的に削減され、より簡単で廉価なマイクロプロ
セッサを高価なものの代わりに使用してなおかつ同等の実効応答性能を得ること
ができる。同時に大規模計算機上での従来型プロトコル・スタックとの互換性も
維持されるが、それはＴＣＰ経由のＭＯＤＢＵＳに関する標準コーディングの規
約は侵されていないからである。
【００２６】 本発明において、ＣＯＭアダプタに対するイーサネット（ＭＡＣ）アドレスは
フラッシュ・メモリ内に格納できる。ＣＯＭアダプタは標準イーサネット・ネッ
トワーク上で動作可能であり、これはＢＯＯＴＰサーバを含む必要がある。ＩＰ
アドレスはＢＯＯＴＰプロトコルを用いてネットワーク・サーバから取得される
。商業的に利用可能なＢＯＯＴＰサーバをこの目的のために使用できる。ＣＯＭ
アダプタはＭＯＤＢＵＳメッセージを使用してＴＣＰ／ＩＰを経由してＮＯＥ２
Ｘ１モジュール、ホスト計算機、またはイーサネット経由のＭｏｄｂｕｓプロト
コルを使用している任意の装置と通信する。ＣＯＭアダプタは少なくともWindow
s（登録商標）95,WindowsNT（登録商標）,およびUNIX（登録商標） TCP/IPスタ ック上で動作しているホスト・プログラムと互換である。ＣＯＭアダプタは主な 国際標準：U.L.,C.S.A..,F.M.,並びにC.E.に合致しなければならない。ＣＯＭア ダプタは全てのＭＩＯボードとイーサネットとの接続を可能とする。ＣＯＭアダ プタと共に使用されると、ＭＩＯは少なくとも下記の機能を提供する。即ち、制 限されたセットのＭｏｄｂｕｓ命令を使用したＴＣＰ／ＩＰプロトコルを介した 通信、入力および出力データ交換、パラメータ管理（初期化時と実行時）、診断 情報（ＬＥＤ，通信統計）、および新たなオペレーティング・ソフトウェア（付 録Ａ参照）のイーサネット接続経由のダウンロードを提供する。
【００２７】 イーサネットＣｏｍｍアダプタへの外部アクセスは、 ・１０ＢａｓｅＴネットワーク接続用ＲＪ４５雌コネクタ ・２ＬＥＤ：運転：緑色ＬＥＤ，モジュールの動作状態を示す 通信：緑色ＬＥＤ：ネットワーク活性を示す。
【００２８】 動作モードは下記の通りである。 初期化について、電源投入時、カーネル・ファームウェア（付録Ａ参照、これ
は此処に挙げることで本開示に組み込まれる）が内部初期化および自己検査を実
行する。自己検査に失敗すると、運転ＬＥＤが点滅し、可能であれば故障理由を
指示する。この状態では、ＣＯＭアダプタはネットワーク上での通信は試みない
。初期化が成功すると、続いてＣＯＭアダプタはそのＩＰパラメータ（ＩＰアド
レス、初期設定ゲートウェイ、およびサブ・ネット・マスク）をＢＯＯＴＰプロ
トコルを使用してイーサネット・ネットワークを介して要求し、ＭＡＣアドレス
は不揮発メモリ内に格納される。ＣＯＭアダプタは再試行するまでＢＯＯＴＰサ
ーバの応答を１０秒間待つ。ＣＯＭアダプタは６回再試行し、３回はイーサネッ
トＩＩフレーミング形式を使用して、また３回は８０２．２ＳＮＡＰヘッダを使
用して行う。サーバが応答しない場合、ＣＯＭアダプタはフラッシュ・メモリ内
に格納されている最後の有効ＩＰを使用する。有効ＩＰデータが存在しない場合
、ＣＯＭアダプタは指定されたパターンで運転ＬＥＤを点滅させ、３０秒毎にＢ
ＯＯＴＰ要求を再試行する。ＩＰパラメータの獲得に成功すると、カーネル（フ
ァームウェア）はチェックサム検査を実行可能イメージ上で実施する。イメージ
が無効の場合、カーネルはＩ／Ｏベースを安全モードとし、運転ＬＥＤをその状
態を示すパターンで点滅させ、イーサネット・ポート上でのダウンロード命令シ
ーケンスを待つ。
【００２９】 そのネットワーク・パラメータを受信した後、ＣＯＭアダプタは同定プロシジ
ャーをＩ／Ｏ本体と走らせる。同定プロシジャーが失敗すると、運転ＬＥＤは故
障コードで点滅する。
【００３０】 初期化フェーズが成功裏に完了すると、ＣＯＭアダプタはＭｏｄｂｕｓプロト
コルを使用してＴＣＰ／ＩＰ経由で通信する準備が出来る。運転ＬＥＤが点灯す
る。
【００３１】 Ｉ／ＯＥＲＲ信号が複合Ｉ／Ｏ本体から１秒以上引き出されると、ＣＯＭアダ
プタは故障状態に入る。Ｉ／ＯＥＲＲ信号が単純Ｉ／Ｏボードから引き出された
場合は、ＣＯＭアダプタは準備完了状態を維持する。運転ＬＥＤは故障状態を表
示し、Ｉ／Ｏベースは強制的に安全状態とされる。
【００３２】 ダウンローディングに関して、そのＩＰ情報が成功裏に獲得された後には、Ｃ
ＯＭアダプタは機能コード１２５のＭｏｄｂｕｓ命令を受け取って実行コードを
ダウンロードする。ダウンロード実行コードは当業分野では理解されよう。カー
ネル・ソフトウェア（付録Ａ参照）に入る時、ユニットはＩ／Ｏを安全状態に設
定してカーネルに入る。運転ＬＥＤはダウンロードが実行中であることを示すコ
ードで点滅する。カーネルのダウンロード中、Ｍｏｄｂｕｓ１２５命令のみが受
け付けられる。ダウンロードが完了すると、ＣＯＭアダプタは初期化シーケンス
を再開する。ダウンロードに失敗すると、ユニットはダウンロードが要求されて
いることを示すＬＥＤシーケンスで点滅させる。
【００３３】 以下にＩ／Ｏ動作モードを説明する。ＣＯＭアダプタはpeer copまたはグロー
バル・データはサポートしていない。ＣＯＭアダプタは３グループの内部レジス
タを有する。モジュール・データ、構成、そして状態である。３つの全てのグル
ープは標準Ｍｏｄｂｕｓ命令によりイーサネット・ネットワーク経由でアクセス
されることが可能であり、既存の装置（すなわち、使用者論理ＭＳＴＲブロック
）との互換性を保証する。ＣＯＭアダプタはそれが通信する第１ノードへの書き
込みアクセスは制限する。ＣＯＭアダプタはこの締め出しをマスタとの通信が時
間切れになるまで継続する。ＣＯＭアダプタはマスタが”オーナ”を３つまで指
定することを許しており、これによりホット待機システムを実効的に実現するこ
とを容易にしている。使用者は種々のレジスタにアクセスしてイーサネット・ネ
ットワーク経由でＩ／Ｏモジュール情報を得ることが出来る。これらの内部レジ
スタは４ｘｘｘレジスタを模擬するためにマッピングされ、読み取り／書き込み
４ｘｘｘレジスタ命令を使用できるようにしている（すなわち、ＭＳＴＲブロッ
クを使用して）。
【００３４】 下記はイーサネット・ネットワークとＣＯＭアダプタ内部レジスタ間のデータ
の流れを示している。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】 データグループ情報は下記の通りである。入力バッファ・スキームが全ての入
力データのスナップ・ショットを捕獲する。出力バッファ・スキームが出力デー
タ（１バッファのみ）の最新コピーが出力モジュールに書き込まれたことを確認
する。多重ワード出力バッファ・フィールドの単一ワードを更新する際に、旧デ
ータが失われていないことを確認するために特別なアルゴリズムが用いられる。
【００３９】 構成グループ・レジスタは下記の通りである。構成グループはＣＯＭアダプタ
で使用される３つのレジスタを含む。モジュール停止時間レジスタ、書き込み特
権レジスタ、およびＩＰパラメータ保存レジスタを含む。この領域内のレジスタ
のブロックは分散Ｉ／Ｏで使用されるために予約されている。
【００４０】 モジュール停止について、モジュール停止時間は出力モジュールがＭｏｄｂｕ
ｓ書き込み命令で更新されることなくそれらの現在状態を保持している時間量で
ある。モジュール時間切れはオフセットＦ００１の１ワードである。このレジス
タはＭｏｄｂｕｓ命令を用いて読みとりおよび書き込みが可能であり、デフォル
ト値は１００（１秒）である。モジュール時間切れワードは１０ミリ秒毎に更新
され、最小値は３０（３００ミリ秒）そして最大値は６，０００（６０秒）であ
る。この範囲外の全ての値は不正データアドレス・エラーとして記録される。書
き込みアクセスは現在の”マスタ”に対しては制限されている。
【００４１】 別のタイマは予約時間切れである。ＣＯＭアダプタは１つのイーサネット装置
専用である。予約時間切れは出力モジュールがもはやそれと通信をしていない１
つのイーサネット装置に占有される時間量（６０秒）である。時間切れとなると
、ＣＯＭアダプタはそこに書き込む次のイーサネット装置専用となる。２つのイ
ーサネット装置が同じＣＯＭアダプタにデータを書き込みたいと要求する場合、
１つのイーサネット装置はそのデータを書き込めるようになるまで予約時間切れ
となるまで待たなければならない。この時間切れは固定値であって、好適に６０
秒であり使用者がアクセスすることは出来ない（変更不可）。
【００４２】 所有権レジスタについて、所有権レジスタは複数のＭｏｄｂｕｓ装置がＣＯＭ
アダプタに書き込みアクセスを出来るようにするために使用される。同時に３つ
までの遠隔イーサネット装置が書き込みアクセスを行える。この特別な場合には
予約時間制限を無効にする。この所有権レジスタはＦ４０１から始まる６ワード
であって、各々のイーサネット装置のＩＰアドレスに対して２ワードづつである
。各々の所有権レジスタのデフォルト設定はゼロ（所有者無し）である。レジス
タＦ４０１は第１所有者のＩＰアドレスを含み、レジスタＦ４０３は第２所有者
のＩＰアドレスを、そしてレジスタＦ４０５は第３所有者のＩＰアドレスを含む
。３つの所有者全ては同じ書き込み特権を有する。第４制御装置（イーサネット
装置）は３つの既知の所有者（イーサネット装置）が６０秒の予約時間切れ以上
に通信を停止している場合、ＣＯＭアダプタに書き込むことが出来る。
【００４３】 ＩＰパラメータ保存レジスタについて、このプール・レジスタはオフセットＦ
４１０に配置されていて、初期化時にＢＯＯＴＰサーバが発見されない場合にＣ
ＯＭアダプタの挙動を決定する。レジスタに１が書き込まれている場合は、ＩＰ
パラメータの現在値が不揮発格納場所（メモリ）に書き込まれる。次の初期化時
にＢＯＯＴＰサーバが発見できない場合、これらの値が使用される。このレジス
タにゼロが書き込まれている場合は、全ての保存されているＩＰアドレスが消去
される。このレジスタ状態の変更はＣＯＭアダプタをリセットさせる。ＩＰパラ
メータ保存レジスタの書き込みは単一所有者または複数所有者（イーサネット装
置）に対して制限されている。
【００４４】 ＭＢＰ状態グループ・レジスタについて、これらは状態グループ内の２つのレ
ジスタであり、これは内部状態レジスタがオフセットＦ８０１で始まり、ＡＳＣ
ＩＩヘッダレジスタはオフセットＦＣ０１で始まる。
【００４５】 モジュール（ＣＯＭアダプタ）状態レジスタについて、 下記の表はモジュール状態レジスタの内容を示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】 このチャートの補足について、
【００４８】 Ｘ＝ステーション管理命令で予約されている上位４ビット、このワード内の上
位４ビットは常にゼロであり、Ｒ＝（モジュール改訂番号）REV1.00-100hexであ
る。
【００４９】 ＡＳＣＩＩヘッダ・ブロックについて、オフセットＦ００１で始まるＡＳＣＩ
Ｉヘッダ・ブロックが存在する。このヘッダはモジュールの簡単な説明を与える
ために使用される。このブロックの長さは１から６４バイトの間で可能である。
この長さは状態レジスタの第６ワードに含まれている。この領域は読み取り専用
である。
【００５０】 互換性について、ＣＯＭアダプタはＡＴＩインタフェースと互換であり、米国
特許明細書連続番号０９／０３６，５６５に記載されているように、ＡＴＩイン
タフェースに基づき動作する全てのＩ／Ｏ本体と機能する。
【００５１】 ＭＴＢＦ品質仕様について、平均故障間隔時間（ＭＴＢＦ）信頼性計算モデル
はＭＩＬ−ＨＤＢＫ−２１７（軍用規格）に準拠している。ＭＴＢＦ＝１／故障
率である。特定の値が３０℃、ＧＢ（ground benign）で計算されている。ＭＴ
ＢＦの目標は２００，０００時間である。
【００５２】 性能について、通信スタックはＭｏｄｂｕｓ応答時間（ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ要
求を受信してから応答を返すまでの時間）の最大性能を得るように最適化されて
いる。ＣＯＭアダプタはＭＯＤＢＵＳ／ＴＣＰトランザクション速度を１ミリ秒
毎にサポートしており、単純３２ビット（２ワード）入／出モジュールに対する
機能コード２３の応答を５００マイクロ秒で提供している。マスタはＴＣＰ破断
からソケット接続を閉じて再開することにより復旧できる。このシーケンスはＣ
ＯＭアダプタでの遅延による５ミリ秒以上はかからない。
【００５３】 電気的仕様について、 ＡＴＩインタフェースに関して 論理電源Ｖｃｃについては５Ｖ／＋−５％／最大５００ｍＡがＩ／Ｏ本体から
インタフェースへ供給され、水準、負荷およびタイミングはその他のＡＴＩイン
タフェース仕様に準拠する。
【００５４】 イーサネット・インタフェースに関して ＳＴＰ１００オーム接続に合致する。 ５Ｖ許容範囲 ＋／−５％ ５Ｖ電流消費 最大200MA,100μＦ以下の容量性負荷で プロセッサ ＡＭＤ１８６ＥＲ メモリ 128K byte EPROM,32K byte SRAM イーサネット制御器 水晶ＣＳ８９００
【００５５】 ＥＭＣ要求について、ＣＯＭアダプタは適用可能な基準に記述されているＥＭ
Ｃ試験に合格する必要がある。ＣＯＭアダプタはオープン機器と考えられ、これ
は格納容器の中に入っていることを意味する。下記の試験は遮蔽ケーブルで実施
される。
【００５６】
【表５】 通信ポート合格／不合格基準Ｂが受け入れ可能である。
【００５７】 ＣＯＭアダプタは下記の緊急時規格に適合する必要がある。 U.L. 508,746C,94 IEC 1131-2（適用可能部分） CSA22.2 No.142 CE Mark FM Class 1 Div.2
【００５８】 動作中のＣＯＭアダプタは下記の範囲内に維持されなければならない。 温度 ０−６０℃、動作時 −４０−＋８５℃、保管時 湿度 ５−９５％ＲＨ（結露しないこと） 振動 １０−５７Ｈｚ＠０．０７５mmd.a ５７−１５０Ｈｚ＠１９ 衝撃 ＋／−１５Ｇピーク、１１ミリ秒、半正弦波
【００５９】 ＣＯＭアダプタは２つのＬＥＤを持つことが可能であり、イーサネット遮蔽ま
たは非遮蔽ＲＪ４５雌コネクタを使用する。遮蔽は３６０度に渡って具備され、
ＲＪ４５雄コネクタの外部金属部と良好な接触が提供される必要がある。イーサ
ネットＲＪ４５ピン出力は下記の通りである。 Pin1:TX+ Pin2:TX Pin3:RD+ Pin4:RD-
【００６０】 Ｍｏｄｂｕｓについて、ＣＯＭアダプタはＭＯＤＢＵＳメッセージをＴＣＰ／
ＩＰを介してＭＢＡＰプロトコルを用いて受け取り、ある種のボードと通信を行
う。Ｍｏｄｂｕｓ機能コード９（レジスタ読み取り）、１６（複数レジスタへの
書き込み）および２３（読み取り／書き込み）はソフトウェア（付録Ａ参照）で
処理され、これは此処に添付されており此処に挙げることで本開示に組み込まれ
ている、そしてＡＴＩインタフェースに通される。メッセージ８およびサブ機能
２１（統計値の取得／消去）は、ＮＯＥ２Ｘ１に類似のイーサネット統計を返す
。Ｍｏｄｂｕｓ１２５命令は実行ダウンロードを行うためにカーネルで処理され
る。ＣＯＭアダプタはその他の全てのＭｏｄｂｕｓメッセージに対して排除コー
ド０１（不正機能）で応答する。
【００６１】 ＴＣＰ／ＩＰについて、ＣＯＭアダプタは最適化された通信スタックで動作す
る。このスタックはＣＯＭアダプタが最少周回時間でＭｏｄｂｕｓメッセージに
応答する事を可能とする。その他のネットワーク・トラヒック、例えばＡＲＰ要
求およびＩＣＭＰエコー要求も、関連するプロトコル首尾一貫した方法で取り扱
わなければならない。ＣＯＭアダプタはそのネットワーク・パラメータをＢＯＯ
ＴＰ型サーバから、または可能であれば不揮発性格納器に保存されているものを
用いて受け取る。
【００６２】 Ｍｏｄｂｕｓ処理器はネットワークからフィールド要求を受け取り、直接応答
するかまたはその要求をＡＴＩインタフェースに通す。処理器は内部構造と状態
レジスタを保持し、ＣＯＭアダプタへの書き込みアクセスの調停を行う。
【００６３】 ＴＣＰ／ＩＰ通信スタックは性能上最適化されなければならない。しかしなが
ら、これらの最適化は統合化されたネットワーク上の標準ＴＣＰ／ＩＰノードと
して機能する能力を減じるものであってはならない。
【００６４】 カーネルはユニット動作の基本サービスを提供する。これらはタイマ・サービ
ス、資源管理、割り込み処理およびイーサネット制御器のような周辺機器のドラ
イバを含む。初期化並びに故障処理もまたこのコードで取り扱われる。
【００６５】 本発明は米国特許明細書、代理人管理番号４０１Ｐ１２９と同時に提出され、
これらは共にシュナイダー・オートメーション（Schneider Automation）に委譲
されているか、またはその予定であって、その他の明細書は此処に挙げることに
よって本発明の理解を助ける目的で本明細書に組み込まれている。
【００６６】 特定の実施例を図示し説明してきたが、本発明の精神から大きく離れることな
く種々の改変が考えられるであろう、保護の範囲は添付の特許請求項によっての
み制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に基づく通信アダプタが取り付けられている入力／出力本体の透
視図である。
【図２】 図２は本発明のフレキシビリティーを示す、モジュラリティー図である。
【図３】 図３は本発明の内部構造のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タンズマン、アラン アメリカ合衆国 マサチューセツ、ニュー トン センター、 ウェッセン ロード 37 Ｆターム(参考） 5H220 BB03 CC01 CC05 CC09 CX05 EE09 EE10 FF03 FF10 JJ02 JJ17 5K033 AA03 BA04 CB01 CC01 DA01 DB18 5K034 AA11 DD06 FF04 HH01 HH02 HH06

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マスタ装置と出力を有するＩ／Ｏ装置との間の接続を与える
    ための方法において、 送信経路を介して複数のＴＣＰポートから選択され予め登録されたＴＣＰポー
    ト上に要求メッセージを受信し、 Ｉ／Ｏ装置から出力を受信し、 送信経路を介して要求メッセージに応答して、Ｉ／Ｏ装置の出力に関連する応
    答メッセージを送信し、 要求メッセージと応答メッセージの長さを、ＴＣＰトランザクション長および
    最大送信ユニット制限の両方以下に制限する、ことを備えた方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法が更に、入力要求メッセージをＴＣＰポ
    ート番号５０２上に受信するステップを含む方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法が更に、マスタ装置以外の装置から受信
    された接続要求を無視するステップを含む方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法が更に、送信経路を介して受信された意
    味不明のメッセージを廃棄するステップを含む方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の方法が更に、エラーに応答してトランザクシ
    ョン経路を閉止するステップを含む方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法が更に、要求メッセージ内にコード化さ
    れたインターネット・プロトコル・アドレスがそのＩ／Ｏ装置に関連するインタ
    ーネット・プロトコル・アドレスに合致する場合に、アドレス解明プロトコル応
    答を送るステップを含む方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法が更に、ＴＣＰ接続要求に応答し、送信
    経路を介して接続確認を送るステップを含む方法。
  8. 【請求項８】 マスタ装置と出力を有するＩ／Ｏ装置との間のインタフェー
    スを与えるためのアダプタにおいて、 送信経路を介して要求メッセージを受信するためにマスタ装置に結合するため
    のＴＣＰポートと、 Ｉ／Ｏ装置の出力を受信するためにＩ／Ｏ装置に結合するように動作可能なコ
    ネクタと、 ＴＣＰポートとコネクタに動作可能なように接続され、要求メッセージに応答
    して、Ｉ／Ｏ装置から受信された出力に関連する応答メッセージを送信するため
    のインタフェース回路であって、要求メッセージと応答メッセージの長さが、Ｔ
    ＣＰトランザクション長および最大送信ユニット制限の両方以下に制限される、
    ことを備えたアダプタ。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のアダプタにおいて、ＴＣＰポートがＴＣＰポ
    ート番号５０２であるアダプタ。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載のアダプタにおいて、インタフェース回路が
    別のＴＣＰポートからの送信経路を介して受信された接続要求を無視するアダプ
    タ。
  11. 【請求項１１】 請求項８記載のアダプタにおいて、インタフェース回路が
    ＴＣＰポートで受信された意味不明のメッセージを廃棄するアダプタ。
  12. 【請求項１２】 請求項８記載のアダプタにおいて、インタフェース回路が
    ＴＣＰポートで受信されたエラーに応答してトランザクション経路を閉止するア
    ダプタ。
  13. 【請求項１３】 請求項８記載のアダプタにおいて、インタフェース回路は
    、要求メッセージ内にコード化されたインターネット・プロトコル・アドレスが
    そのＩ／Ｏ装置に関連するインターネット・プロトコル・アドレスに合致する場
    合に、アドレス解明プロトコル応答を送るアダプタ。
  14. 【請求項１４】 請求項８記載のアダプタにおいて、インタフェース回路が
    、ＴＣＰ接続要求に応答して接続確認を送信するアダプタ。
  15. 【請求項１５】 マスタ装置と入力を有するＩ／Ｏ装置との間の接続を与え
    るための方法において、 送信経路を介して複数のＴＣＰポートから選択され予め登録されたＴＣＰポー
    ト上に要求メッセージを受信し、 送信経路を介して要求メッセージに応答して、応答メッセージを送信し、 要求メッセージに応答して、Ｉ／Ｏ装置の入力にデータを送信し、 要求メッセージと応答メッセージの長さを、ＴＣＰトランザクション長および
    最大送信ユニット制限の両方以下に制限する、ことを備えた方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の方法が更に、マスタ装置以外の装置から
    受信された接続要求を無視し、送信経路を介して受信された意味不明のメッセー
    ジを廃棄し、そして送信エラーに応答してトランザクション経路を閉止する、ス
    テップを含む方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１５記載の方法が更に、要求メッセージ内でコード
    化されたインターネット・プロトコル・アドレスがＩ／Ｏ装置に関連するインタ
    ーネット・プロトコル・アドレスに合致する場合に、アドレス解明プロトコル応
    答を送るステップを含む方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１５記載の方法が更に、ＴＣＰ接続要求に応答して
    、送信経路を介して接続確認を送信するステップを含む方法。
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