JP2003008579A - サイクリックデータ通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばＩＥＥＥ１３９４バスのように、定時
通信フェーズ（アイソクロナス通信フェーズに相当）と
非同期通信フェーズ（アシンクロナス通信フェーズに相
当）とを併有する規格化されたシリアルバスの使用を前
提として、各通信ノードの最大送信データ量を保証しつ
つ、定時制を有するサイクリックデータ伝送を可能とす
ること。 【解決手段】 管理局に割り当てられた通信ノードは、
アイソクロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの
開始を示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信
する一方、通常局に割り当てられた通信ノードは、アイ
ソクロナス通信フェーズにおいて、管理局に割り当てら
れた通信ノードから送信されるサイクリックトリガパケ
ットに応答して、アシンクロナス通信フェーズにおい
て、送信要求を発して送信機会を得ることにより、目的
とするデータを送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＰＬＣシ
ステムにおけるデータリンク等の用途に好適なサイクリ
ックデータ通信システムに係り、特に、ＩＥＥＥ１３９
４バス等の定時通信フェーズ（例えば、アイソクロナス
通信フェーズ）と非同期通信フェーズ（例えば、アシン
クロナス通信フェーズ）とを併有するシリアルバスの使
用を前提としつつも、送信タイミングの定時性並びに各
通信ノードの最大伝送量が保証された高速サイクリック
データ通信を可能とした新規なサイクリックデータ通信
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】データリンク機能の組み込まれたＰＬＣ
システムは従来よりよく知られている。このようなＰＬ
Ｃシステムでは、複数台のプログラマブル・ロジック・
コントローラ（以下、ＰＬＣと言う）をシリアルバスに
て結び、定期的にＩ／Ｏデータ等を相互に交換しつつ、
システム全体でＩ／Ｏデータ等の共有を実現している。

【０００３】すなわち、この種のＰＬＣシステムでは、
各ＰＬＣのメモリ内には、自機のＩ／Ｏデータ領域にみ
ならず、他機のＩ／Ｏデータ領域が設けられる。各ＰＬ
Ｃの演算ユニット（通称ＣＰＵユニット）では、常時、
Ｉ／Ｏリフレッシュ処理、命令実行処理、周辺サービス
処理をサイクリックに実行している。周辺サービス処理
では、各ＰＬＣのそれぞれは、自機のＩ／Ｏデータ領域
の内容を他機へと例えば一斉同報送信する一方、他機の
それぞれでは一斉同報されたＩ／Ｏデータを受信し、自
機の該当する他機用のＩ／Ｏデータ領域に格納する。各
ＰＬＣが順次に同様に動作することで、各ＰＬＣ内のメ
モリ内における他機のＩ／Ｏデータ領域の内容は定期的
に更新され、結果として、各機のメモリ内におけるＩ／
Ｏデータは相互に自動的にリンクされる。

【０００４】昨今、ＰＬＣが取り扱う制御点数は飛躍的
に増大している。そのため、データリンク機能の実現に
必要とされるシリアルバスには高速大容量伝送の可能な
ものが要求されている。

【０００５】また、市場の自由化、国際化の流れの中に
あって、昨今、制御システムの構成機器は様々なメーカ
ーのものが混在する傾向にある。そのため、データリン
ク機能の実現に必要とされるシリアルバスには、従前の
各メーカー固有の仕様のものではなく、オープン規格の
ものが要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高速大容量伝送が可能
なオープン規格化されたシリアルバスとしては、例え
ば、ＩＥＥＥ１３９４バスが知られている。このＩＥＥ
Ｅ１３９４バスには、アイソクロナス通信フェーズとア
シンクロナス通信フェーズとが用意されている。

【０００７】アイソクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した全ての通信ノードに対して、アイソクロナス
サイクル（１２５μｓ）内における毎回送信を保証しつ
つ各通信ノードに対して順次に送信機会を与えるように
調停機能が作用する。

【０００８】アシンクロナス通信フェースでは、送信要
求を発した通信ノードに対して、アイソクロナスサイク
ル内におけるアイソクロナスフェーズ完了後の残り期間
において、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノ
ードに対して順次に送信機会を与えるように調停機能が
作用する。

【０００９】しかし、ＩＥＥＥ１３９４バスは、主とし
て、デジタルビデオデータのリアルタイム伝送等をその
用途とするものであるから、定時送信可能な１通信ノー
ド当たりのデータ量が比較的に少ないために、ＰＬＣシ
ステムにおけるデータリンク機能実現のためのデータ転
送に適用した場合、送信データが細切れとなり、データ
伝送速度を十分に高速化することができないと言う問題
点がある。

【００１０】この発明は、上述の問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、例えばＩＥ
ＥＥ１３９４バスのように、定時通信フェーズ（アイソ
クロナス通信フェーズに相当）と非同期通信フェーズ
（アシンクロナス通信フェーズに相当）とを併有する規
格化されたシリアルバスの使用を前提として、各通信ノ
ードの最大送信データ量を保証しつつ、定時制を有する
サイクリックデータ伝送を可能とすることにある。

【００１１】また、この発明の他の目的とするところ
は、比較的に大量のＩ／Ｏデータ等を各ＰＬＣ間で高速
に伝送しつつデータリンク機能を実現できるようにした
ＰＬＣシステムを提供することにある。

【００１２】また、この発明の他の目的とするところ
は、比較的に大量のＩ／Ｏデータ等をマスタとなるＰＬ
Ｃとスレーブとなる複数の入出力デバイスとの間で高速
に伝送しつつ高応答の制御を可能としたＰＬＣのリモー
トＩ／Ｏシステムを提供することにある。

【００１３】さらに、この発明の他の目的並びに作用効
果については、以下の明細書中の記述を参照することに
より、当業者であれば容易に理解されるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のサイクリックデ
ータ伝送システムは、複数の通信ノードを固有の通信サ
イクルを有するシリアルバスで結んで構成される。

【００１５】シリアルバスには、定時通信フェーズと非
同期通信フェーズとが具備されている。

【００１６】定時通信フェーズでは、送信要求を発した
全ての通信ノードに対して、固有の通信サイクルに対す
る毎回送信を保証しつつ各通信ノードに対して順次に送
信機会を与えるように調停機能が作用する。

【００１７】非同期通信フェーズでは、送信要求を発し
た通信ノードに対して、固有の通信サイクル内における
定時通信フェーズを除く残り期間において、送信データ
量の最大値を保証しつつ各通信ノードに対して順次に送
信機会を与えるように調停機能が作用する。

【００１８】複数の通信ノードの少なくとも一つは管理
局に、又他の通信ノードは通常局に、割り当てられる。

【００１９】管理局に割り当てられた通信ノードは、定
時通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を示すサ
イクリックトリガ符号を周期的に送信する。

【００２０】通常局に割り当てられた通信ノードは、定
時通信フェーズにおいて、管理局に割り当てられた通信
ノードから送信されるサイクリックトリガ符号を検知す
るのに応答して、非同期通信フェーズにおいて、送信要
求を発して送信機会を得ることにより、目的とするデー
タを送信し、又は送信機会を得ないときは他局である通
信ノードから送信されたデータを受信する。

【００２１】それにより、サイクリックトリガ符号の送
信サイクルをデータ通信サイクルとして、固有の通信サ
イクルの複数に跨って、通信ノード間で非同期通信フェ
ーズを利用しつつ、サイクリックにデータ通信が行われ
る。

【００２２】このような構成によれば、例えばＩＥＥＥ
１３９４バスのように、定時通信フェーズ（アイソクロ
ナス通信フェーズに相当）と非同期通信フェーズ（アシ
ンクロナス通信フェーズに相当）とを併有する規格化さ
れたシリアルバスの使用を前提として、各通信ノードの
最大送信データ量を保証しつつ、定時性を有するサイク
リックデータ伝送が可能となる。

【００２３】本発明のより好ましい実施の形態における
サイクリックデータ伝送システムとしては、複数の通信
ノードをＩＥＥＥ１３９４バスで結んで構成してもよ
い。

【００２４】ＩＥＥＥ１３９４バスには、アイソクロナ
ス通信フェーズとアシンクロナス通信フェーズとが具備
されている。

【００２５】アイソクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した全ての通信ノードに対して、アイソクロナス
通信サイクル（例えば、１２５μｓ）に対する毎回送信
を保証しつつ、各通信ノードに対して順次に送信機会を
与えるように調停機能が作用する。

【００２６】アシンクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した通信ノードに対して、アイソクロナスサイク
ル内におけるアイソクロナスフェーズ完了後の残り期間
において、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノ
ードに対して順次に送信機会を与えるように調停機能が
作用する。

【００２７】複数の通信ノードの少なくとも一つは管理
局に、又他の通信ノードは通常局に、割り当てられる。

【００２８】管理局に割り当てられた通信ノードは、ア
イソクロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの開
始を示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信す
る。

【００２９】通常局に割り当てられた通信ノードは、ア
イソクロナス通信フェーズにおいて、管理局に割り当て
られた通信ノードから送信されるサイクリックトリガパ
ケットを検知するのに応答して、アシンクロナス通信フ
ェーズにおいて、送信要求を発して送信機会を得ること
により、目的とするデータを送信し、又は送信機会を得
ないときは他局である通信ノードから送信されたデータ
を受信する。

【００３０】なお、管理局は管理に専念してもよいし、
サイクリックトリガパケットを送信したのちに、自局デ
ータを送信するようにしてもよい。

【００３１】それにより、サイクリックトリガパケット
の送信サイクルをデータ通信サイクルとして、複数のア
イソクロナス通信サイクルに跨って、通信ノード間でア
シンクロナス通信フェーズを利用しつつサイクリックに
データ通信が行われる。

【００３２】このような構成によれば、アイソクロナス
通信フェーズとアシンクロナス通信フェーズとを併有す
るＩＥＥＥ１３９４バスの使用を前提として、各通信ノ
ードの１回当たりの最大送信データ量（例えば、最大６
２μｓ分）を保証しつつ、定時性を有するサイクリック
データ伝送を行わせることが可能となる。

【００３３】なお、６２μｓ分の送信データとは、因み
に、１００Ｍｂｐｓの場合には５１２ｙｔｅ、２００Ｍ
ｂｐｓの場合には１０２４Ｂｙｔｅ、４００Ｍｂｐｓの
場合には２０４８Ｍｂｙｔｅに相当する。

【００３４】本発明の好ましい実施の形態においては、
サイクリックトリガパケットの送信タイミングは、予定
される１通信サイクル当たりの送信データ総量に基づい
て計算により求めてもよい。

【００３５】このような構成によれば、送信要求が予定
される全ての通信ノードに対して、送信機会並びに送信
データ量を確実に保証しつつ、最短サイクルタイムによ
るサイクリックデータ通信が可能となる。

【００３６】本発明の好ましい実施の形態においては、
サイクリックトリガパケットの送信タイミングは、アシ
ンクロナス通信フェーズにおける送信データの途切れに
より決定するようにしてもよい。

【００３７】このような構成によれば、アプリケーショ
ンの実行状況等により、送信要求を発する通信ノードの
数がその都度に変動するような場合にも、常に、全ての
通信ノードに対して毎回の通信機会を保証しつつ、サイ
クリックデータ通信が可能となる。

【００３８】本発明のＰＬＣシステムは、複数のＰＬＣ
がＩＥＥＥ１３９４バスで結ばれて構成されている。

【００３９】ＩＥＥＥ１３９４バスには、アイソクロナ
ス通信フェーズとアシンクロナス通信フェーズとが具備
されている。

【００４０】アイソクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した全ての通信ノードに対して、アイソクロナス
サイクル（例えば、１２５μｓ）に対する毎回送信を保
証しつつ各通信ノードに対して順次に送信機会を与える
ように調停機能が作用する。

【００４１】アシンクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した通信ノードに対して、アイソクロナスサイク
ル内におけるアイソクロナス通信フェーズ終了後の残り
期間において、送信データ量の最大値（例えば、６２μ
ｓ分）を保証しつつ各通信ノードに対して順次に送信機
会を与えるための調停機能が作用する。

【００４２】複数のＰＬＣの少なくとも一つは管理局
に、又他のＰＬＣは通常局に、割り当てられる。

【００４３】管理局に割り当てられたＰＬＣは、アイソ
クロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を
示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信する。

【００４４】通常局に割り当てられたＰＬＣは、アイソ
クロナス通信フェーズにおいて、管理局であるＰＬＣか
ら送信されるサイクリックトリガパケットを検知するの
に応答して、アシンクロナス通信フェーズにおいて、送
信要求を発して送信機会を得ることにより、目的とする
データを送信し、又は送信機会を得ないときは他局であ
るＰＬＣから送信されたデータを受信する。

【００４５】それにより、サイクリックトリガパケット
の送信サイクルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣ間
でアシンクロナス通信フェーズを利用しつつサイクリッ
クにデータ通信を行うことにより、相互に制御データを
リンクさせる。ここで、制御データには、被制御対象の
リレー、スイッチ、センサ等の入力データ、アクチュエ
ータ等の出力データを含んでもよい。これらはオンオフ
の二値データの場合が多い。二値データ以外でもよく、
例えば制御対象のアナログ入力数値、アナログ入力数値
であったり、生産情報（生産数量、稼働時間、エラー回
数等）でもデータリンクは可能である。

【００４６】このような構成によれば、大量のＩ／Ｏデ
ータ等を各ＰＬＣ間で高応答かつ緊密にリンクさせたＰ
ＬＣシステムを実現することができる。

【００４７】この発明のＰＬＣのリモートＩ／Ｏシステ
ムは、１台のＰＬＣと複数台の入出力デバイスとがＩＥ
ＥＥ１３９４バスで結ばれて構成される。

【００４８】ＩＥＥＥ１３９４バスには、アイソクロナ
ス通信フェーズとアシンクロナス通信フェーズとが具備
されている。

【００４９】アイソクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した全ての通信ノードに対して、アイソクロナス
通信サイクル（例えば、１２５μｓ）に対する毎回送信
を保証しつつ各通信ノードに対して順次に送信機会を与
えるための調停機能が作用する。

【００５０】アシンクロナス通信フェーズでは、送信要
求を発した通信ノードに対して、アイソクロナス通信サ
イクル内におけるアイソクロナス通信フェーズ終了後の
残り期間において、送信データ量の最大値（例えば、６
２μｓ分）を保証しつつ各通信ノードに対して順次に送
信機会を与えるための調停機能が作用する。

【００５１】ＰＬＣは管理局に、又複数の入出力デバイ
スのそれぞれは通常局に、割り当てられる。

【００５２】管理局に割り当てられたＰＬＣは、アイソ
クロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を
示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信する。

【００５３】通常局に割り当てられた入出力デバイス
は、アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局であ
るＰＬＣから送信されるサイクリックトリガパケットを
検知するのに応答して、アシンクロナス通信フェーズに
おいて、送信要求を発して送信機会を得ることにより、
目的とするデータを送信し、又は送信機会を得ないとき
は管理局であるＰＬＣから送信されたデータを受信す
る。

【００５４】なお、この例では、管理局がＰＬＣ、通常
局が入出力デバイスとされているが、プロトコル上は誰
が管理局であっても差し支えない。管理局と言っても、
なにかを管理しているのではなく、定期的にトリガパケ
ットを送信する役割を担っているものに過ぎない。

【００５５】それにより、サイクリックトリガパケット
の送信サイクルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣと
各入出力デバイスとの間でアシンクロナス通信フェーズ
を利用しつつサイクリックにデータ通信を行うことによ
り、それらの間でＩ／Ｏデータをリンクさせる。

【００５６】このような構成によれば、一台のＰＬＣに
より複数のリモート入出力デバイスを介して、多数の被
制御対象機器を高応答に制御することができる。

【００５７】上記の各システムにおける好ましい実施の
形態においては、サイクリックトリガパケットの送信タ
イミングとしては、予定される１通信サイクル当たりの
送信データ総量に基づいて計算により求めてもよい。

【００５８】上記の各システムにおける好ましい実施の
形態においては、サイクリックトリガパケットの送信タ
イミングは、アシンクロナスフェーズにおける送信デー
タの途切れにより決定されるようにしてもよい。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な実施の
一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００６０】先ず、本発明の理解を容易とするために、
オープン規格のシリアルバスであるＩＥＥＥ１３９４に
関する基本的な事項について説明する。ＩＥＥＥ１３９
４の標準的な送信手順を示すタイムチャートが図１に示
されている。

【００６１】ＩＥＥＥ１３９４のデータ転送では全ての
ノードが対等に動作する。各ノードの転送動作には、特
定のノードＩＤを指定して転送を行う場合と、全てのノ
ードを対象として転送を行う場合（ブロードキャスト）
とが存在する。

【００６２】いずれの場合も、複数のノードが同時にバ
スにデータを送信すると衝突が起こるので、あらかじめ
アービトレーション（調停：Arbitration）を行って使
用権を獲得したノードだけがバスを使用する。ただし、
使用できる時間は比較的短時間に限られており、すぐに
次の伝送に交代する。一つのノードの伝送が長時間にわ
たりバスを占有することを防ぎ、ほかの伝送の帯域幅を
保証することにより、複数のリアルタイム・データを同
時に転送可能とするためである。

【００６３】バスにはルート（根）のノードがただ一つ
定められており、ルートから全てのノードまでツリーを
辿ることができる。各ノードに対して上流側のノードは
親ノードであり、親ノードを順次辿ってルートに到達す
ることができる。バスの使用権を要求するノードは親ノ
ードに要求を出し、その要求がルートに集められる。ル
ートは各ノードが公平になるように使用権を与える。

【００６４】ＩＥＥＥ１３９４の転送方式には、帯域幅
が保証されるアイソクロナス（Isochronous）転送フェ
ーズと、帯域幅が保証されないアシンクロナス（Asynch
ronous）転送フェーズとの二つのフェーズが存在する。
いずれのフェーズにおいても、転送の最初にはこのよう
なアービトレーションが行われる。アイソクロナス転送
フェーズの場合、アービトレーションで後回しにされた
としても、少なくとも１２５μｓｅｃ毎に１回はデータ
転送ができることが保証される。これに対して、アシン
クロナス転送フェーズの場合、アービトレーションの結
果によっては長く待たされる場合もある。

【００６５】ＩＥＥＥ１３９４のデータ転送は、１２５
μｓｅｃ毎に転送サイクルが反復され、それぞれのサイ
クルの中で各ノードに少しずつ転送時間が割り当てられ
る。サイクルの前半は、アイソクロナス転送のチャネル
が割り当てられる。サイクルの後半の余った時間に、ア
シンクロナス転送が割り当てられる。

【００６６】サイクルの開始について詳述する。ノード
のうちの一つ（一般にルート）がサイクルマスタとなっ
て、サイクルの実行を管理する。サイクルマスタは１２
５μｓｅｃ毎にサイクルスタートパケットをブロードキ
ャストで送信し、各ノードはそれによってサイクルの開
始タイミングを知ることとなる。

【００６７】アイソクロナス転送について詳述する。デ
ータの衝突を防ぐため、サイクルスタートパケットの後
に一定時間の間隔をおいて、アイソクロナス転送を要求
するノードがチャネル使用権の要求を出す。この間隔は
アイソクロナスギャップと呼ばれる。アービトレーショ
ンによってチャネル使用権を獲得したノードは、引き続
いてアイソクロナスパケットとしてデータを転送する。
一つのチャネルの終了後、アイソクロナスギャップをお
いて次のチャネルのアービトレーションが行われ、チャ
ネル使用権を獲得したノードがアイソクロナスパケット
としてデータを転送する。チャネル使用権を要求するノ
ードがなくなるまで、これが順次に繰り返される。

【００６８】アシンクロナス転送について詳述する。ア
イソクロナス転送の最後のチャネルが終了すると、チャ
ネル使用権を要求するノードがなくなるため、バスに空
き時間が生ずる。アシンクロナス転送を要求するノード
は、バスの空き時間がアイソクロナスギャップよりも長
い一定時間に達したことを検出したら、アシンクロナス
転送の要求を出すことが許される。この時間はサブアク
ションギャップと呼ばれる。アービトレーションによっ
てバス使用権を獲得したノードは、引き続いてデータパ
ケットを転送する。一つのデータパケットの終了後、サ
ブアクションギャップをおいて次の転送のアービトレー
ションが行われ、バス使用権を獲得したノードがデータ
パケットを転送する。バス使用権を要求するノードがな
くなるか、サイクル時間が１２５μｓｅｃに達するま
で、これが繰り返される。

【００６９】サイクルの終了について説明する。サイク
ル時間が１２５μｓｅｃになるよりも先にバス使用権を
要求するノードがなくなれば、サイクルの残り時間は空
き時間となる。一方、データパケットの転送中にサイク
ル時間が１２５μｓｅｃになった場合には、サイクルマ
スタはそのパケットが最後まで転送されるまで待って次
のサイクルを開始する。このとき、開始が遅れた分だけ
次のサイクルの時間を短縮して、サイクルの平均時間を
１２５μｓｅｃに維持する。次のサイクルの時間が短く
なりすぎるのを防ぐため、アシンクロナス転送のパケッ
トは最大６２μｓｅｃに制限される。

【００７０】上述したように、ＩＥＥＥ１３９４には、
同期メッセージの送信のためにアイソクロナスパケット
（Isochronous Packet）が、又非同期メッセージの送信
のためにアシンクロナスパケット（Asynchronous Packe
t）又はアシンクロナスストリームパケット（Asynchron
ous Stream Packet）が用意されている。アイソクロナ
スパケットとアシンクロナスパケットのパケット構成は
同じである。

【００７１】アイソクロナスパケットは同期パケットで
あり、各ノードが定期的に送信することができる。アイ
ソクロナスパケットはチャネルＩＤ（タグ）を指定して
送信される。各局にはチャネルＩＤのフィルタが具備さ
れており、フィルタにより受信が許可されているチャネ
ルＩＤのパケットのみが受信される。

【００７２】アシンクロナスパケット、アシンクロナス
ストリームパケットの送信タイミングはＩＥＥＥ１３９
４では規定されておらず、その決定はアプリケーション
側に委ねられている。アシンクロナスパケットは、ＩＥ
ＥＥ１３９４のＰｈｙ＿ＩＤ（物理ＩＤ／物理層アドレ
ス）を直接指定して送信され、Ｐｈｙ＿ＩＤが該当する
ノードにより受信される。

【００７３】ＩＥＥＥ１３９４では、アイソクロナスサ
イクルで送信要求のあったすべてのチャネルのデータを
送信する。アイソクロナス通信では、サイクルスタート
パケットをトリガとして、送信要求のあったすべての局
がアイソクロナスデータを送信する。サイクルスタート
パケットは１２５μｓ毎に定期的に送信される。これに
よって、サイクリック通信を行うことができる。また、
全局がアイソクロナスデータを送信できることを保証す
るために、ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＡＶＡＬＡＢＬＥとい
う残帯域を示すレジスタを持ち、これでアイソクロナス
フェースの時間と送信データ量を制限している。また、
一つのアイソクロナスサイクル内で同一のチャネルの送
信は一つのみであり、同じチャネルを２つの局が送信す
ることができない。このことは、必要なデータが確実に
送信できるよう保証していることを意味している。

【００７４】ところで、ＩＥＥＥ１３９４で定期的なデ
ータ転送（サイクリック通信）を行うには、ＩＥＥＥ１
３９４で規定されているアイソクロナス通信を利用する
ことがよいことは明らかである。

【００７５】ところが、上述したように、１２５μｓ以
内の全チャネル・全アイソクロナスデータ送信を保証し
ているために、ひとつのアイソクロナスサイクル内に送
信できるアイソクロナスデータは、図２に示されるよう
に、１００Ｍｂｐｓ時に最大１５３６バイトに制限され
てしまう。この１５３６バイトを６３局で各局が一つず
つのチャネルを占有して送信を行うと１ノード当たり２
４バイトになる。これでは用途が極端に限定されてしま
う。

【００７６】たとえば、データリンク機能を有するＰＬ
Ｃシステムのようなアプリケーションでは、複数のＰＬ
Ｃが各局のデータを共有している。このとき、各局は自
局データを一斉同報し、他局の一斉同報データを受信す
ることでＰＬＣ同士のデータ共有を行っている。このよ
うなシステムでは数キロバイトのデータを共有すること
が多くあり、１局当たり２４バイト程度の伝送能力では
データ容量がまったく足りない。

【００７７】もし、２４バイトのデータを組み立てて大
きなデータを送信するようにしても、送信データに含ま
れるヘッダ・テイラなどアプリケーションでは利用しな
いデータの割合が大きくなり、実質的な伝送効率が低下
し、高速な伝送路を利用するメリットが低減してしま
う。

【００７８】加えて、データリンク機能を有するＰＬＣ
システムではデータの定時性も重要である。つまり、あ
るデータが転送されるときの伝送遅延時間を保証する必
要がある。

【００７９】ＩＥＥＥ１３９４でもアシンクロナスパケ
ットを利用ればデータ容量の問題は解決可能であるが、
その場合には、定時性を保証できない。各局を平等にデ
ータ送信させる仕組みが存在しないのである。

【００８０】そこで、本発明では、非同期メッセージで
サイクリックデータを送信することでデータ量の問題を
解決し、その送信タイミングを同期メッセージで送るこ
とで定時性の問題を解決しようとするものである。

【００８１】このようにすることにより、サイクリック
データの送信タイミングを適当に調節することにより、
データ量が１５３６バイトに制限されることもなく、定
時性を保ちサイクリック通信を行うことができる。

【００８２】すなわち、サイクリックデータ送信には、
非同期メッセージであるアシンクロナスストリームパケ
ットを利用すればよい。アシンクロナスストリームパケ
ットはアイソクロナスパケットと同じようにチャネルを
送受信の相手先指定に利用しており、受信側はチャネル
を指定するだけで良く、また、パケットヘッダも小さい
ため、全局にデータを送信するのによい。もちろん、ア
シンクロナスパケットを一斉同報アドレスに送信しても
良い。一方、サイクリックデータの送信タイミングを知
らせるのには、アイソクロナスパケットを利用すればよ
い。これにより、確実にサイクリックデータの送信トリ
ガを与えることができる。

【００８３】より具体的には、ＩＥＥＥ１３９４に接続
された管理局と通常局とは以下の手順で動作すればよ
い。

【００８４】すなわち、管理局はサイクリックデータ送
信のトリガとなるアイソクロナスパケット（サイクリッ
クトリガパケット）を送信する。

【００８５】サイクリックトリガパケットを送信するタ
イミングを決定する方法としてはいくつかのものが考え
られる。一つの方法としては、サイクリックデータの量
を予め決めておき、そのデータ量から逆に送信に必要な
期間を算出する。その値を元にサイクリックトリガパケ
ットの送信タイミングを決定する。他の一つの方法とし
ては、サイクリックデータは一斉同報されているので、
そのパケットを常に監視しておき、一定の間、サイクリ
ックトリガデータの受信がなかったとき、全局のサイク
リックデータ送信が終わったとして、次のサイクリック
トリガパケットを送信する。つまり、サイクリックデー
タの送信が一定時間途絶えたときに、サイクリックトリ
ガバケットの送信タイミングが到来したと決定する。

【００８６】管理局の決定方法としては、いくつかのも
のが考えられる。一つの方法としては、予め管理局とな
るノードを決めておくものである。他の一つの方法とし
ては、Ｐｈｙ＿ＩＤの最も大きいもの、もしくは、もっ
とも小さいものが管理局となるものである。さらに、他
の一つの方法としては、アイソクロナスリソースマネジ
ャー（前述のＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＡＶＡＬＡＢＬＥ等
のレジスタを持つノード）が管理局となるものである。

【００８７】一方、通常局はサイクリックトリガパケッ
トの受信を監視している。サイクリックトリガパケット
を受信すると直ちに自局のサイクリックデータを送信す
る。また、他局のサイクリックデータを受信する。管理
局からのサイクリックトリガパケットを監視し、一定時
間受信できなかったときには、異常が発生したとして、
管理局の再決定処理を行う。

【００８８】次に、本発明が適用されたサイクリックデ
ータ通信システムの具体的な一例を図３〜図９を参照し
つつ詳細に説明する。

【００８９】シリアルバス（この例では、ＩＥＥＥ１３
９４）と各通信ノードとの関係を示す説明図が図３に示
されている。同図に示されるように、このサイクリック
データ通信システムは、Ｎ台（複数台）の通信ノードＮ
ｏｄｅ１〜ＮｏｄｅＮをＩＥＥＥ１３９４規定のバスＢ
ｕｓにて結んで構成されている。結線の方法は、ディジ
チェーン状やツリー状のほか、それらの混在した形態等
が採用可能である。バスを構成する信号線としては例え
ばツイストペア線等を使用することができる。特に、こ
の例では、Ｎｏｄｅ１が管理局に、またＮｏｄｅ２〜Ｎ
ｏｄｅＮが通常局に割り当てられている。

【００９０】各通信ノードＮｏｄｅ１〜ＮｏｄｅＮのハ
ードウェア構成を概略的に示すブロック図が図４に示さ
れている。同図に示されるように、各通信ノードを構成
する回路装置（一般には通信ボード等として具現化され
る）４００は、シリアルバスＢｕｓを構成する信号線と
の間でデータ送受信機能を実現するための通信コントロ
ーラ４０１と、回路装置全体を統括制御するＣＰＵ４０
２と、ＣＰＵ４０２を構成するマイクロプロセッサの動
作プログラム等を格納するＲＯＭ４０３と、ＣＰＵ４０
２における動作のワークエリア等として機能するＲＡＭ
４０４と、送受信データの一時記憶領域として機能する
送受信バッファ４０５と、アイソクロナスリソースレジ
スタ（BANDWIDTH_AVAILABLE等を含む）４０６とを含ん
でいる。

【００９１】管理局側の処理を示すフローチャートが図
５に、通常局側の処理を示すフローチャートが図６にそ
れぞれ示されている。以下、これらのフローチャート並
びに図７〜図９のタイムチャートを参照しつつ、本発明
のサイクリックデータ通信システムの動作を系統的に説
明する。

【００９２】先ず、図５のフローチャートに示されるよ
うに、管理局となる通信ノードＮｏｄｅ１では、所定の
タイマがタイムアップすることを待機する状態となる
（ステップ５０１ＮＯ）。このタイマは、サイククック
トリガパケットの送信周期を規定する。タイマ時間の決
定方法としては、先に説明したように、サイクリックデ
ータの量を予め決めておき、そのデータ量から逆に送信
に必要な期間を算出する。その値を元にサイクリックト
リガパケットの送信タイミングを決定する。

【００９３】タイマがタイムアップしたときには（ステ
ップ５０１ＹＥＳ）、予め用意されたサイクリックトリ
ガパケットの送信処理を実行する（ステップ５０２）。
これにより、シリアルバスＢｕｓ上には例えば他の全て
の通信ノードへとサイクリックトリガパケットがアイソ
クロナス通信パケットとして送信される（図３の説明図
参照）。このアイソクロナス通信パケットとして行われ
るサイクリックトリガパケットの送信は、例えば同報一
斉送信又は全チャネル指定により実現することができ
る。なお、先に説明したように、このサイクリックトリ
ガパケットは、アプリケーションが目的とするサイクリ
ックデータ通信における各通信サイクルの開始時点を通
常局である他の通信ノードＮｏｄｅ２〜ノードＮｏｄｅ
Ｎに対して知らせるためのものである。

【００９４】サイクリックトリガパケットの送信に続い
て、管理局となる通信ノードＮｏｄｅ１の側では、自局
からの送信データ要求が存在するか否かの判定を行い、
送信要求が自局からもある場合には、その自局サイクリ
ックデータバケットの送信処理を実行する（ステップ５
０３）。これにより、シリアルバスＢｕｓ上には、管理
局からのサイクリックデータパケットが決められた相手
局に宛ててアシンクロナス通信パケットとして送信され
る。なお、自局からのサイクリックデータ送信要求が存
在しなければ、この自局からのデータ送信処理（ステッ
プ５０３）はスキップされる。

【００９５】サイクリックトリガパケットを送信した後
（自局サイクリックデータパケットの送信要求が存在し
ないとき）、又は自局サイクリックデータを送信した後
（自局サイクリックデータバケットの送信要求が存在す
るとき）、サイクリックトリガパケット送信タイマの起
動処理（ステップ５０４）が実行され、以後、サイクリ
ックトリガパケット送信タイマがタイムアップする毎
に、以上一連の処理（ステップ５０２，５０３，５０
４）が繰り返し実行される。これにより、管理局に割り
当てられた通信ノードＮｏｄｅ１からは、サイクリック
トリガパケットが一定周期でシリアルバス上に他の全て
の通信ノードＮｏｄｅＺ〜ＮｏｄｅＮに宛てて送信され
ることとなる。このサイクリックトリガパケットはアイ
ソクロナス通信パケットとして送信されるため、ＩＥＥ
Ｅ１３９４定時送信仕様により、必ず、１２５μｓｅｃ
毎に１回はサイクリックトリガパケットの送信機会を得
ることができ、サイクリックデータ通信の定時性を満足
させることができる。加えて、自局サイクリックデータ
パケットの送信は、アシンクロナス通信パケットとして
送信されるため、１回の送信当たり例えば最大６２μｓ
ｅｃ分のデータ送信容量を確保することができる。

【００９６】一方、図６のフローチャートに示されるよ
うに、通常局となる他の通信ノードＮｏｄｅ２〜Ｎｏｄ
ｅＮの側では、アイソクロナス通信パケットとしてサイ
クリックトリガパケットが送信されてくるのを待機して
いる（ステップ６０１ＮＯ、６０２ＮＯ）。

【００９７】この状態において、アイソクロナス通信パ
ケットとしてサイクリックトリガパケットの受信が確認
されると（ステップ６０１ＹＥＳ）、これに応答して、
自局サイクリックデータバケットの送信処理を実行する
（ステップ６０３）。先に述べたように、この自局サイ
クリックデータパケットの送信は、アシンクロナス通信
パケットとして送信されるため、最大６２μｓｅｃ分の
データ送信容量を確保することができる。より具体的に
説明すると、各通常局ではそれぞれアシンクロナス通信
パケットの送信要求を発する。すると、システム規定の
アービトレーションが作用することで、送信要求を発し
た通常局の一つに対して送信権が付与される。送信権の
付与された通常局では、自局サイクリックデータの送信
処理（ステップ６０３）が実行され、シリアルバスＢｕ
ｓ上にはアシンクロナス通信パケットとして自局サイク
リックデータパケットが所定の相手先に宛てて送信され
ることとなる。一つの通常局にて、アシンクロナス通信
バケットとしてのサイクリックデータパケットの送信が
完了すると、続いて、残りの全ての通常局から再び送信
要求が発せられ、アービトレーションが作用して、それ
らの通常局の一つに対して送信権が付与され、これに応
答してサイクリックデータパケットの送信処理が実行さ
れ、以後、送信要求を発する通常局がなくなるまで、以
上の動作が繰り返される（図３の説明図参照）。

【００９８】一方、自局サイクリックデータパケットの
送信処理が完了した通常局では、続いて、サイクリック
トリガパケット待ちタイマを起動する（ステップ６０
４）。このタイマは、なんらかの原因（通信エラー等）
でサイクリックトリガパケットの送信が途絶えたことを
判定するためのものである。

【００９９】その後、通常局の側では、サイクリックト
リガパケット受信待ちタイマのタイムアウトを監視しな
がら（ステップ６０２ＮＯ）、サイクリックトリガパケ
ット受信を待機する状態となる（ステップ６０１Ｎ
Ｏ）。

【０１００】そして、サイクリックトリガパケットの受
信が確認される毎に（ステップ６０１ＹＥＳ）、先ほど
説明した自局サイクリックデータ送信処理（ステップ６
０３）並びにサイクリックトリガパケット受信待ちタイ
マの起動処理（ステップ６０４）を順次実行する。これ
に対して、サイクリックトリガパケット受信待ちタイマ
のタイムアウトが確認された場合には（ステップ６０２
ＹＥＳ）、公知の管理局再決定処理（ステップ６０５）
を実行する。これにより、何らかの通信中にエラーが発
生して、サイクリックトリガパケットの受信待ちタイマ
がタイムアウトした場合には（ステップ６０２ＹＥ
Ｓ）、管理局再決定処理（ステップ６０５）の実行によ
り、管理局の再決定が行われてバスはイニシャライズさ
れ、以後以上説明した動作が繰り返し実行される。

【０１０１】図５及び図６のフローチャートに示される
処理が実行されたときのサイクリックデータの送信タイ
ミングを示すタイムチャートが図７に示されている。

【０１０２】同図に示されるように、サイクリック通信
サイクルが開始されると、まず管理局からはサイクリッ
クトリガパケットがアイソクロナスパケットとして送信
される。すると各通常局においては、アシンクロナスパ
ケットの送信要求を管理局側へと行う。この管理局への
送信要求により公知のアービトレーションが実行され、
複数の通常局の１つに対して、送信権が付与される。送
信権の付与された通常局は、自己のサイクリックデータ
をアシンクロナスパケットとしてバス上に送り出す。１
つの通常局によるサイクリックデータの送信が完了する
と、次々とアービトレーションが実行されて、次の通常
局のサイクリックデータの送信が繰り返される。

【０１０３】このようにしてバス上に送り出された通常
局からのデータが、このタイムチャートでは、『ノード
Ａサイクリックメッセージ』、『ノードＢサイクリック
メッセージ』、…『ノードｎサイクリックメッセージ』
と記されている。こうして最後の通常局がサイクリック
データを送り出すと、次のサイクリックトリガパケット
が管理局から送られてくるまで、待ち時間となる。管理
局は、トリガパケット送信を、最後のサイクリックデー
タパケットを受信してから一定期間をおいて次のトリガ
パケットを送信する。

【０１０４】このように管理局は定期的にトリガパケッ
トを送信する。通常局はトリガパケットを受信すると自
局分のデータパケットを送信する。各局は他の局が送信
したデータパケットを受信する。トリガパケットを送信
するタイミングは予め設定した間隔、全データパケット
量に応じた間隔、全ノードのデータパケット送信終了後
など幾つかの例が考えられる。図７のタイムチャート
は、全ノードがデータパケットを送信した後、一定時間
待ってから次のトリガパケットを送信する例である。

【０１０５】サイクリックデータ転送はサイクリックト
リガパケットの受信をトリガとして各局の自局データの
送信を開始する。サイクリックトリガパケットはアイソ
クロナスパケットで送信する。各局は１回のサイクリッ
クトリガパケット受信で１回のサイクリックデータを送
信する。サイクリックトリガパケットは管理局が送信す
る。

【０１０６】送信されるデータのサイズはＩＥＥＥ１３
９４の仕様により、１パケット当たり最大５１２バイト
とすることができる。送信要求されたパケットが５１２
バイトよりも大きかったとき、このＩＥＥＥ１３９４の
仕様に合わせて、分割／組立が行われる。分割されたパ
ケットは複数の通信サイクルに跨って送信しても良い
し、１つの通信サイクルの中で連続したパケットとして
送信することもできる。

【０１０７】図７のタイムチャートに示される例におい
ては、送信要求されたパケットが５１２バイトよりも大
きかったとき、送信されるデータの５１２バイトを超え
る部分については、次のサイクリック通信サイクルへ回
される。

【０１０８】これに対して、図８のタイムチャートに示
される例にあっては、送信要求されたパケットが５１２
バイトより大きかったとき、この送信されようとするパ
ケットは複数のフラグメント（フラグメント１〜３）に
分割され、同一のサイクリック通信サイクル内において
ギャップを挟んで連続的に送信される。即ち、ノードＡ
のサイクリックメッセージに続いて、ノードＢに関する
３個のサイクリックメッセージがギャップを挟んで連続
的に送信される。尚、言うまでもないが、それらのサイ
クリックメッセージは何れもアシンクロナス通信パケッ
トとして送信される。

【０１０９】以上説明したサイクリック通信サイクル内
における各通信ノードの送信タイミングが図９のタイム
チャートにまとめて示されている。

【０１１０】同図に示されるように、この例にあって
は、３つのアイソクロナスサイクル（第１サイクル、第
２サイクル、第３サイクル）によってサイクリック通信
サイクルが構成されている。各アイソクロナスサイクル
の開始は、サイクルスタートパケットにより指示され
る。

【０１１１】アイソクロナスサイクルの第１サイクルで
は、サイクルスタートパケットに続いて、トリガパケッ
トの送信が行われる。このトリガパケットの送信は、ア
イソクロナスパケットとして行われる。トリガパケット
の送信に続いて、ノード２，ノード３，ノード４のデー
タパケットの送信が順に行われる。これらのデータパケ
ットの送信は、アシンクロナス通信パケットにより行わ
れる。ノード４の送信が完了すると、各通常局において
は第２サイクルの到来まで待ち状態となる。

【０１１２】第２サイクルにおいては、サイクルスター
トパケットの送信に続いて、ノード５及びノード６のデ
ータパケット送信が順に実行される。ノード６のデータ
パケットの送信が終了すると、各通常局においては第３
サイクルが到来するまで待ち時間となる。

【０１１３】第３サイクルが到来すると、サイクルスタ
ートパケットは到来するが、その後第４サイクルが開始
するまで全期間待ち時間となる。

【０１１４】以上の動作が繰り返されることにより、ア
イソクロナスサイクルの３サイクル分に跨って、サイク
リック通信サイクルが実現され、各ノードが十分なデー
タ送信容量を確保した状態において、アイソクロナスサ
イクルで規定される定時性を満足しつつ、相互にデータ
転送を高速に実行することができる。

【０１１５】尚、言うまでもないが、ノード１〜６の何
れか１つが送信中は、他のノードにおいては送信された
データを受信する。

【０１１６】このように、本発明のサイクリックデータ
通信システムによれば、サイクリック通信サイクルの開
始を示すトリガパケットについては、定時性が保証され
たアイソクロナスパケットとして送信する一方、目的と
する送信データについては、１送信当たり最大５１２バ
イトが保証されたアシンクロナス通信パケットとしてい
るため、広く普及した汎用バスであるＩＥＥＥ１３９４
を採用してはいるものの、その固有サイクルである１２
５μｓｅｃに制約を受けることなく、任意のサイクル長
を有するサイクリックデータ通信を実現することができ
る。

【０１１７】特に、トリガパケットを送信するタイミン
グについては、予め設定した間隔、全データパケット量
に応じた間隔、全ノードのデータパケット送信終了後な
どの様々なタイミングを自由に決定することができるた
め、ユーザ側の設計自由度も向上する。

【０１１８】次に、本発明が適用されたデータリンク機
能を有するＰＬＣシステムの構成図が図１０に示されて
いる。この例では、４台のプログラマブル・ロジック・
コントローラ（ＰＬＣ１〜ＰＬＣ４）が、オープン規格
のシリアルバスＢＵＳにより結ばれている。このような
シリアルバスＢＵＳとしては、ＩＥＥＥ１３９４などを
採用することができる。

【０１１９】各プログラマブル・ロジック・コントロー
ラＰＬＣ１〜ＰＬＣ４には、４個の記憶エリア（ＰＬＣ
１エリア、ＰＬＣ２エリア、ＰＬＣ３エリア、ＰＬＣ４
エリア）が設けられている。それらの記憶エリアには、
該当するＰＬＣに関するＩ／Ｏデータ等が格納される。
即ち、このシステムにおいては、全てのＰＬＣにおける
Ｉ／Ｏデータ等を各ＰＬＣにおいて互いに共有してい
る。

【０１２０】より具体的には、ＰＬＣ１は自局エリアＡ
１１を一斉同報すると共に、ＰＬＣ２〜４のエリアデー
タを受信する。ＰＬＣ２〜４も同様に自局エリアを一斉
同報し、他局エリアを受信する。これにより、ＰＬＣ１
〜ＰＬＣ４が同じデータを共有することができる。

【０１２１】よく知られているように、ＰＬＣにおいて
は、入出力更新処理と命令実行処理を実行しつつ、一定
期間が到来するたびにシステムサービス処理を実行し、
このシステムサービス処理において、データリンクのた
めのデータ転送処理を実行する。

【０１２２】この実施例においては、このデータリンク
のためのデータ転送処理に、先に説明した本発明のサイ
クリックデータ通信方式を採用する。

【０１２３】即ち、４台のＰＬＣ（ＰＬＣ１〜ＰＬＣ
４）を互いに結ぶＩＥＥＥ１３９４バスＢｕｓには、送
信要求を発した全てのＰＬＣに対して、アイソクロナス
通信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通信ノー
ドに対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作
動するアイソクロナス通信フェーズと、送信要求を発し
たＰＬＣに対して、アイソクロナス通信サイクル内にお
けるアイソクロナス通信フェーズ終了後の残り期間にお
いて、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノード
に対して順次に送信機会を与えるための調停機能を有す
るアシンクロナス通信フェーズとが具備されている。

【０１２４】複数のＰＬＣの少なくとも１つは管理局
に、また他のＰＬＣは通常局に、割り当てられる。

【０１２５】管理局に割り当てられたＰＬＣは、アイソ
クロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を
示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信する。

【０１２６】一方、通常局に割り当てられたＰＬＣは、
アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局であるＰ
ＬＣから送信されるサイクリックトリガパケットを検知
するのに応答して、アシンクロナス通信フェーズにおい
て、送信要求を発して送信機会を得ることにより、目的
とするデータを送信し、または送信機会を得ない時は他
局であるＰＬＣから送信されたデータを受信する。

【０１２７】それにより、サイクリックトリガパケット
の送信サイクルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣ間
でアシンクロナス通信フェーズを利用しつつサイクリッ
クにデータ通信を行うことにより、相互にＩ／Ｏデータ
等の制御データをリンクさせるようにしている。

【０１２８】次に、本発明が適用されたデータリンク機
能を有するＰＬＣのリモートＩ／Ｏシステムの構成図が
図１１に示されている。

【０１２９】この例にあっては、マスタ局として機能す
る１台のＰＬＣと、スレーブ局として機能する４台の入
出力デバイス（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，ＯＤ２）とが
ＩＥＥＥ１３９４バスＢｕｓにて結ばれている。

【０１３０】このＩＥＥＥ１３９４バスには、送信要求
を発した全ての通信ノードに対して、アイソクロナス通
信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通信ノード
に対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作動
するアイソクロナス通信フェーズと、送信要求を発した
通信ノードに対して、アイソクロナス通信サイクル内に
おけるアイソクロナス通信フェーズ終了後の残り期間に
おいて、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノー
ドに対して順次に送信機会を与えるための調停機能を有
するアシンクロナス通信フェーズとが具備されている。

【０１３１】ＰＬＣは管理局に、また入出力デバイス
（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，ＯＤ２）は通常局に割り当
てられている。

【０１３２】管理局に割り当てられたＰＬＣは、アイソ
クロナス通信フェーズにおいて、送信要求を発して送信
機会を得ることにより、通信サイクルの開始を示すサイ
クリックトリガパケットを周期的に送信する。

【０１３３】一方、通常局に割り当てられた入出力デバ
イスは、アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局
であるＰＬＣから送品されるサイクリックトリガパケッ
トを検知するのに応答して、アシンクロナス通信フェー
ズにおいて、送信要求を発して送信機会を得ることによ
り、目的とするデータを送信し、又は送信機会を得ない
時は管理局であるＰＬＣから送信されたデータを受信す
る。

【０１３４】それにより、サイクリックトリガパケット
の送信サイクルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣと
各入出力デバイス（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，ＯＤ２）
との間でアシンクロナス通信フェーズを利用しつつサイ
クリックにデータ通信を行うことにより、それらの間で
Ｉ／Ｏデータをリンクさせるようにしている。

【０１３５】最後に、本発明が適用されたデータリンク
機能を有し、かつリモートＩ／Ｏシステムを有するＰＬ
Ｃシステムの構成図が図１２に示されている。

【０１３６】このシステムは、４台のプログラマブル・
ロジック・コントローラＰＬＣ１〜ＰＬＣ４と、４台の
入出力デバイス（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，ＯＤ２）と
を含んでいる。

【０１３７】それら４台のＰＬＣと４台の入出力デバイ
スはオープン規格のシリアルバスＢｕｓにて結ばれてい
る。このようなバスとしては、ＩＥＥＥ１３９４等を採
用することができる。

【０１３８】ＰＬＣ１〜ＰＬＣ４は図１０を参照して説
明したようにデータリンク機能を実現している。一方、
ＰＬＣ１と入出力デバイス（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，
ＯＤ２）との間は図１１を参照して説明したデータリン
ク機能を実現している。

【０１３９】そのため、このシステムによれば、４台の
プログラマブル・ロジック・コントローラＰＬＣ１〜Ｐ
ＬＣ４の間でデータリンク機能を実現しつつ、マスタと
して機能する１台のＰＬＣとリモート設置された４台の
入出力デバイス（ＩＤ１，ＯＤ１，ＩＤ２，ＯＤ２）と
の間でデータリンクを実現することによって、高い応答
性を維持しつつ極めて高機能な制御システムを実現する
ことが可能となる。

【０１４０】尚、以上説明した各実施の形態において
は、本発明が適用されるシリアルバスとしてＩＥＥＥ１
３９４を挙げたが、本発明の適用はこれに限定されるも
のではない。要するに、本発明のサイクリックデータ通
信システムは、送信要求を発した全ての通信ノードに対
して、固有の通信サイクルに対する毎回送信を保証しつ
つ各通信ノードに対して順次に送信機会を与えるための
調停機能が作動する定時通信フェーズと、送信要求を発
した通信ノードに対して、固有の通信サイクル内におけ
る定時通信フェーズを除く残り期間において、送信デー
タ量の最大値を保証しつつ各通信ノードに対して順次に
送信機会を与えるための調停機能が作動する非同期通信
フェーズとが具備された規格されたシリアルバスに広く
応用が可能である。

【０１４１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
によれば、例えばＩＥＥＥ１３９４バスのように、定時
通信フェーズ（アイソクロナス通信フェーズに相当）と
非同期通信フェーズ（アシンクロナス通信フェーズに相
当）とを併有するオープン規格化されたシリアルバスの
仕様を前提として、各通信ノードの最大送信データ量を
保証しつつ、定時性を有するサイクリックデータ転送を
実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＥＥＥ１３９４バスの標準的な送信手順を示
すタイムチャートである。

【図２】アイソクロナスサイクルを全てアイソクロナス
フェーズとして使用したデータ通信を示すタイムチャー
トである。

【図３】シリアルバスと各通信ノードとの関係を示す説
明図である。

【図４】各通信ノードのハードウェア構成を概略的に示
すブロック図である。

【図５】管理局側の処理を示すフローチャートである。

【図６】通常局側の処理を示すフローチャートである。

【図７】サイクリックデータの送信タイミングを示すタ
イムチャートである。

【図８】分割データの送信タイミングの一例を示す説明
図である。

【図９】サイクリック通信サイクル内における各通信ノ
ードの送信タイミングを示すタイムチャートである。

【図１０】データリンク機能を有するＰＬＣシステムの
構成図である。

【図１１】データリンク機能を有するＰＬＣのリモート
Ｉ／Ｏシステムの構成図である。

【図１２】データリンク機能を有し、かつリモートＩ／
Ｏシステムを有するＰＬＣシステムの構成図である。

【符号の説明】

Ｂｕｓ シリアルバス ４００ 回路装置 ４０１ 通信コントローラ ４０２ ＣＰＵ ４０３ ＲＯＭ ４０４ ＲＡＭ ４０５ 送受信バッファ ４０６ アイソクロナスリソースレジスタ Ａ１１〜Ａ４４ ＰＬＣのＩ／Ｏデータ等の記憶エリア ＩＤ１，ＩＤ２ 入力デバイス ＯＤ１，ＯＤ２ 出力デバイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B077 NN02 5K033 CB17 CC01 DA01 DA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の通信ノードが固有の通信サイクル
   を有するシリアルバスで結ばれており、 シリアルバスには、 送信要求を発した全ての通信ノードに対して、固有の通
   信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通信ノード
   に対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作動
   する定時通信フェーズと、 送信要求を発した通信ノードに対して、固有の通信サイ
   クル内における定時通信フェーズを除く残り期間におい
   て、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノードに
   対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作動す
   る非同期通信フェーズとが具備されており、 複数の通信ノードの少なくとも一つは管理局に、又他の
   通信ノードは通常局に、割り当てられており、 管理局に割り当てられた通信ノードは、 定時通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を示す
   サイクリックトリガ符号を周期的に送信すると共に、 通常局に割り当てられた通信ノードは、 定時通信フェーズにおいて、管理局に割り当てられた通
   信ノードから送信されるサイクリックトリガ符号を検知
   するのに応答して、非同期通信フェーズにおいて、送信
   要求を発して送信機会を得ることにより、目的とするデ
   ータを送信し、又は送信機会を得ないときは他局である
   通信ノードから送信されたデータを受信し、 それにより、サイクリックトリガ符号の送信サイクルを
   データ通信サイクルとして、通信ノード間で非同期通信
   フェーズを利用しつつ、固有の通信サイクルの複数に跨
   って、サイクリックにデータ通信を可能としたサイクリ
   ックデータ通信システム。
2. 【請求項２】 複数の通信ノードがＩＥＥＥ１３９４バ
   スで結ばれており、 ＩＥＥＥ１３９４バスには、 送信要求を発した全ての通信ノードに対して、アイソク
   ロナス通信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通
   信ノードに対して順次に送信機会を与えるための調停機
   能が作動するアイソクロナス通信フェーズと、 送信要求を発した通信ノードに対して、アイソクロナス
   サイクル内におけるアイソクロナス通信フェーズ完了後
   の残り期間において、送信データ量の最大値を保証しつ
   つ各通信ノードに対して順次に送信機会を与えるための
   調停機能が作動するアシンクロナス通信フェーズとが具
   備されており、 複数の通信ノードの少なくとも一つは管理局に、又他の
   通信ノードは通常局に、割り当てられており、 管理局に割り当てられた通信ノードは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの
   開始を示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信
   すると共に、 通常局に割り当てられた通信ノードは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局に割り当
   てられた通信ノードから送信されるサイクリックトリガ
   パケットを検知するのに応答して、アシンクロナス通信
   フェーズにおいて、送信要求を発して送信機会を得るこ
   とにより、目的とするデータを送信し、又は送信機会を
   得ないときは他局である通信ノードから送信されたデー
   タを受信し、 それにより、サイクリックトリガパケットの送信サイク
   ルをデータ通信サイクルとして、通信ノード間でアシン
   クロナス通信フェーズを利用しつつ、複数のアイソクロ
   ナス通信サイクルに跨って、サイクリックにデータ通信
   を可能としたサイクリックデータ通信システム。
3. 【請求項３】 サイクリックトリガパケットの送信タイ
   ミングは、予定される１通信サイクル当たりの送信デー
   タ総量に基づいて計算により求められたものである、請
   求項１又は２に記載のサイクリックデータ通信システ
   ム。
4. 【請求項４】 サイクリックトリガパケットの送信タイ
   ミングは、アシンクロナスフェーズにおける送信データ
   の途切れにより決定される、請求項１又は２に記載のサ
   イクリックデータ通信システム。
5. 【請求項５】 複数のＰＬＣがＩＥＥＥ１３９４バスで
   結ばれており、 ＩＥＥＥ１３９４バスには、 送信要求を発した全ての通信ノードに対して、アイソク
   ロナス通信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通
   信ノードに対して順次に送信機会を与えるための調停機
   能が作動するアイソクロナス通信フェーズと、 送信要求を発した通信ノードに対して、アイソクロナス
   通信サイクル内におけるアイソクロナス通信フェーズ終
   了後の残り期間において、送信データ量の最大値を保証
   しつつ各通信ノードに対して順次に送信機会を与えるた
   めの調停機能を有するアシンクロナス通信フェーズとが
   具備されており、 複数のＰＬＣの少なくとも一つは管理局に、又他のＰＬ
   Ｃは通常局に、割り当てられており、 管理局に割り当てられたＰＬＣは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの
   開始を示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信
   すると共に、 通常局に割り当てられたＰＬＣは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局であるＰ
   ＬＣから送信されるサイクリックトリガパケットを検知
   するのに応答して、アシンクロナス通信フェーズにおい
   て、送信要求を発して送信機会を得ることにより、目的
   とするデータを送信し、又は送信機会を得ないときは他
   局であるＰＬＣから送信されたデータを受信し、 それにより、サイクリックトリガパケットの送信サイク
   ルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣ間でアシンクロ
   ナス通信フェーズを利用しつつサイクリックにデータ通
   信を行うことにより、相互に制御データをリンクさせる
   ようにしたＰＬＣシステム。
6. 【請求項６】 １台のＰＬＣと複数台の入出力デバイス
   とがＩＥＥＥ１３９４バスで結ばれており、 ＩＥＥＥ１３９４バスには、 送信要求を発した全ての通信ノードに対して、アイソク
   ロナス通信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通
   信ノードに対して順次に送信機会を与えるための調停機
   能が作動するアイソクロナス通信フェーズと、 送信要求を発した通信ノードに対して、アイソクロナス
   通信サイクル内におけるアイソクロナス通信フェーズ終
   了後の残り期間において、送信データ量の最大値を保証
   しつつ各通信ノードに対して順次に送信機会を与えるた
   めの調停機能を有するアシンクロナス通信フェーズとが
   具備されており、 ＰＬＣは管理局に、又入出力デバイスは通常局に、割り
   当てられており、 管理局に割り当てられたＰＬＣは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、通信サイクルの
   開始を示すサイクリックトリガパケットを周期的に送信
   すると共に、 通常局に割り当てられた入出力デバイスは、 アイソクロナス通信フェーズにおいて、管理局であるＰ
   ＬＣから送信されるサイクリックトリガパケットを検知
   するのに応答して、アシンクロナス通信フェーズにおい
   て、送信要求を発して送信機会を得ることにより、目的
   とするデータを送信し、又は送信機会を得ないときは管
   理局であるＰＬＣから送信されたデータを受信し、 それにより、サイクリックトリガパケットの送信サイク
   ルをデータ通信サイクルとして、ＰＬＣと各入出力デバ
   イスとの間でアシンクロナス通信フェーズを利用しつつ
   サイクリックにデータ通信を行うことにより、それらの
   間でＩ／ＯデータをリンクさせるようにしたＰＬＣのリ
   モートＩ／Ｏシステム。
7. 【請求項７】 サイクリックトリガパケットの送信タイ
   ミングは、予定される１通信サイクル当たりの送信デー
   タ総量に基づいて計算により求められたものである、請
   求項５又は６に記載のシステム。
8. 【請求項８】 サイクリックトリガパケットの送信タイ
   ミングは、アシンクロナス通信フェーズにおける送信デ
   ータの途切れにより決定される、請求項５又は６に記載
   のシステム。
9. 【請求項９】 複数の通信ノードが固有の通信サイクル
   を有するシリアルバスで結ばれており、 シリアルバスには、 送信要求を発した全ての通信ノードに対して、固有の通
   信サイクルに対する毎回送信を保証しつつ各通信ノード
   に対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作動
   する定時通信フェーズと、 送信要求を発した通信ノードに対して、固有の通信サイ
   クル内における定時通信フェーズを除く残り期間におい
   て、送信データ量の最大値を保証しつつ各通信ノードに
   対して順次に送信機会を与えるための調停機能が作動す
   る非同期通信フェーズとが具備されており、 複数の通信ノードの少なくとも一つは管理局に、又他の
   通信ノードは通常局に、割り当てられており、 管理局に割り当てられた通信ノードは、 定時通信フェーズにおいて、通信サイクルの開始を示す
   サイクリックトリガ符号を周期的に送信すると共に、 通常局に割り当てられた通信ノードは、 定時通信フェーズにおいて、管理局に割り当てられた通
   信ノードから送信されるサイクリックトリガ符号を検知
   するのに応答して、非同期通信フェーズにおいて、送信
   要求を発して送信機会を得ることにより、目的とするデ
   ータを送信し、又は送信機会を得ないときは他局である
   通信ノードから送信されたデータを受信し、 それにより、サイクリックトリガ符号の送信サイクルを
   データ通信サイクルとして、通信ノード間で非同期通信
   フェーズを利用しつつ、固有の通信サイクルの複数に跨
   って、サイクリックにデータ通信を可能としたサイクリ
   ックデータ通信方法。