JP2006067276A

JP2006067276A - Communications system

Info

Publication number: JP2006067276A
Application number: JP2004247986A
Authority: JP
Inventors: Harunori Sato; 晴紀佐藤
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To also connect a slave device, having lower processing capability to the same network of a communications system that requires high-speed synchronization. <P>SOLUTION: The communications system connects a master unit 1 and a plurality of slave units 4, 5, 6 via a communication network 10, transmits and receives data among the master unit 1 and slave units 4, 5, 6 with a fixed period, and performs synchronization processings among a plurality of slave units with reference to the synchronization frames transmitted at a time, to all slave units from the master unit for synchronization. Moreover, this communications system comprises a plural synchronization period generating means 3 for generating a plurality of synchronization periods to the master unit 1, and a synchronous process executing and deciding means 8 for deciding whether to execute the processings, in synchronization with the periods of a plurality of synchronization periods generated with the master unit 1 for the slave units 4, 5, 6. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、１台のマスタ機器と複数のスレーブ機器を通信ネットワークを介して接続し、マスタ機器が一定周期毎に送信する同期フレームを基準として、スレーブ機器間で同期処理を行う通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system in which one master device and a plurality of slave devices are connected via a communication network, and a synchronization process is performed between slave devices on the basis of a synchronization frame transmitted by the master device at regular intervals.

従来、通信システムにおける複数スレーブ機器の同期処理は、マスタ機器が送信する同期フレームを基準として同期をとる方式をとっていた。
図７は従来の通信システムの構成を示す図である。
１１はマスタ機器、７１、７２、７３は第１、第２、第ｎスレーブ機器、１０はマスタ機器１１と第１〜第ｎスレーブ機器７１〜７３を接続する通信ネットワークである。
図８はマスタ機器１１と第１〜第ｎスレーブ機器７１〜７３のデータのやり取りを示す図である。マスタ機器１１は、一定の同期周期（Ｔ）で送信される同期フレーム間に、接続されている第１〜第ｎスレーブ機器７１〜７３とのデータの授受を行う。
その後、第１〜第ｎスレーブ機器７１〜７３はマスタ機器１１から送信される次の同期フレームを受信すると、前回受信した受信データを解析し処理する。こうして、第１〜第ｎスレーブ機器７１〜７３間の同期処理が行えるのである。（特許文献１参照）
図９は従来の同期フレームを示す図である。同期フレームはアドレス、制御部、情報部から成り、アドレス部には全スレーブ機器宛のデータであることを示すグローバルアドレスが指定されている。また、情報部は不定となっている。
特開２００４−１４７２６１号公報 Conventionally, synchronization processing of a plurality of slave devices in a communication system has adopted a method of synchronizing on the basis of a synchronization frame transmitted by a master device.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional communication system.
11 is a master device, 71, 72, and 73 are first, second, and n-th slave devices, and 10 is a communication network that connects the master device 11 and first to n-th slave devices 71 to 73.
FIG. 8 is a diagram illustrating data exchange between the master device 11 and the first to n-th slave devices 71 to 73. The master device 11 exchanges data with the connected first to n-th slave devices 71 to 73 between synchronization frames transmitted at a constant synchronization period (T).
Thereafter, when the first to n-th slave devices 71 to 73 receive the next synchronization frame transmitted from the master device 11, they analyze and process the received data received last time. Thus, the synchronization process between the first to n-th slave devices 71 to 73 can be performed. (See Patent Document 1)
FIG. 9 shows a conventional synchronization frame. The synchronization frame includes an address, a control unit, and an information unit. A global address indicating that the data is addressed to all slave devices is specified in the address unit. Moreover, the information part is indefinite.
JP 2004-147261 A

このように従来技術では、スレーブ機器は同期フレームによる同期周期時間以内にスレーブ機器固有の処理を完了する必要があるため、処理能力の低いスレーブ機器は、高速な同期を必要とする通信システムの同一ネットワークに接続することができなかった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、同期フレームとは別の同期周期を同期フレームをベースとして作り出し、１台のマスタ機器に複数の周期のスレーブ機器を接続できるようにして、処理能力の低いスレーブ機器も、高速な同期を必要とする通信システムの同一ネットワークに接続することができるようにすることを目的とする。 As described above, in the conventional technology, since the slave device needs to complete the processing unique to the slave device within the synchronization cycle time by the synchronization frame, the slave device with low processing capability is the same in the communication system that requires high-speed synchronization. Could not connect to the network.
Therefore, in view of such a problem, the present invention creates a synchronization cycle different from the synchronization frame based on the synchronization frame, and allows a slave device with a plurality of cycles to be connected to one master device, thereby increasing the processing capability. It is an object of the present invention to enable a slave device having a low level to be connected to the same network of a communication system that requires high-speed synchronization.

上記課題を解決するため、本発明の通信システムは、１台のマスタ機器と複数のスレーブ機器を通信ネットワークを介して接続し、前記マスタ機器と前記各スレーブ機器とのデータ授受を一定周期で行い、同期用に前記マスタ機器から前記全スレーブ機器に一斉に送信される同期フレームを基準として前記複数のスレーブ機器間で同期処理をおこなう通信システムにおいて、前記マスタ機器に複数の同期周期を作成する複数同期周期作成手段を備え、前記各スレーブ機器に前記マスタ機器が作成した複数の同期周期のどの周期に同期して送受信処理を実行するかを判断する同期処理実行判断手段を備えることを特徴としている。
また、前記複数同期周期作成手段は、前記同期フレーム内にＭＡＸ値の設定が可能な同期用カウンタを複数持たせ、前記同期フレーム送信毎に前記カウンタをインクリメントし、前記カウンタ値が前記ＭＡＸ値を超えた場合前記カウンタ値を１にリセットすることを特徴としている。
また、前記同期処理実行判断手段は、前記マスタ機器から送られてくる同期フレームの前記カウンタ値を前記ＭＡＸ値と比較し、該カウンタ値が予め設定された前記ＭＡＸ値に等しい場合に送受信処理を実行することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a communication system according to the present invention connects one master device and a plurality of slave devices via a communication network, and performs data exchange between the master device and each slave device at a constant cycle. In a communication system that performs synchronization processing between the plurality of slave devices on the basis of a synchronization frame that is transmitted from the master device to all the slave devices simultaneously for synchronization, a plurality of synchronization periods are created in the master device. It is characterized by comprising synchronization cycle creation means, and each slave device comprises synchronization processing execution judgment means for judging in which of the plurality of synchronization cycles created by the master device the transmission / reception processing is executed. .
Further, the plurality of synchronization period generating means has a plurality of synchronization counters capable of setting a MAX value in the synchronization frame, increments the counter every transmission of the synchronization frame, and the counter value sets the MAX value. The counter value is reset to 1 when exceeding.
The synchronization processing execution determination means compares the counter value of the synchronization frame sent from the master device with the MAX value, and performs transmission / reception processing when the counter value is equal to the preset MAX value. It is characterized by executing.

１台のマスタ機器に複数の周期のスレーブ機器を接続できるようになるため、処理能力の低いスレーブ機器も、高速な同期を必要とする通信システムの同一ネットワークに接続することができる。 Since a slave device having a plurality of cycles can be connected to one master device, a slave device having a low processing capability can be connected to the same network of a communication system that requires high-speed synchronization.

以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の通信システムのブロック図である。
ここで、１はマスタ機器で通信を制御する通信制御部２を持つ。４〜６は第１〜第ｎスレーブ機器であり、マスタ機器１と同様に通信制御部７を持つ。１０はマスタ機器１と第１〜第ｎスレーブ機器４〜６を接続する通信ネットワークである。マスタ機器１は、複数の同期周期を作成する複数同期周期作成手段３を持ち、ここで複数の同期周期を作成する。第１〜第ｎスレーブ機器４〜６は、マスタ機器１が作成した複数の同期周期のどの周期に同期して処理を実行するかを判断する同期処理実行判別手段８を持つ。この同期処理実行判別手段８により第１〜第ｎスレーブ機器４〜６がどの周期で処理を実行するかを決定する。 FIG. 1 is a block diagram of a communication system according to the present invention.
Here, 1 has the communication control part 2 which controls communication with a master apparatus. Reference numerals 4 to 6 denote first to n-th slave devices, which have a communication control unit 7 as in the master device 1. A communication network 10 connects the master device 1 and the first to n-th slave devices 4 to 6. The master device 1 has a plurality of synchronization period creating means 3 for creating a plurality of synchronization periods, and creates a plurality of synchronization periods here. The first to n-th slave devices 4 to 6 have a synchronization processing execution determination unit 8 that determines which cycle of the plurality of synchronization cycles created by the master device 1 is to execute processing. The synchronization processing execution determination unit 8 determines in which cycle the first to n-th slave devices 4 to 6 execute processing.

図２は、本発明の通信システムの構成を示す図である。ここでは、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）分野での例を示す。
図２において、１１はマスタ機器で上位コントローラである。１０はマスタ機器１１と各スレーブ機器２１ａ〜４１ｂを接続する通信ネットワークである。第１〜第３スレーブ機器２１ａ〜２１ｃはサーボドライブであり、これらのスレーブ機器はマスタ機器１１と高速なデータ授受を必要とし、同期フレームに同期して補間動作を行う。第４、第５スレーブ機器２２ａ、２２ｂはＩ／Ｏ機器であり、サーボドライブに同期して外部信号の入出力を行う。このため、やはり高速処理が必要で、同期フレームに同期する。
第６、第７スレーブ機器３１ａ、３１ｂはＩ／Ｏ機器であるが、第４、第５スレーブ機器２２ａ、２２ｂほどの高速性は必要としない。
第８、第９スレーブ機器４１ａ、４１ｂは廉価版のＩ／Ｏ機器であり、制御周期は第６、第７スレーブ機器より更に長い。
このため、これらのスレーブ機器を第１同期グループ２０、第２同期グループ３０、第３同期グループ４０の３つのグループに分け、それぞれ第１同期周期、第２同期周期、第３同期周期の３つの同期周期でマスタとスレーブのデータの授受を行う。
図２の例では、第１同期周期を２５０μｓｅｃ、第２同期周期を５ｍｓｅｃ、第３同期周期を１００ｍｓｅｃ程度に設定するのが妥当である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the communication system of the present invention. Here, an example in the field of FA (factory automation) is shown.
In FIG. 2, 11 is a master device and is a host controller. A communication network 10 connects the master device 11 and the slave devices 21a to 41b. The first to third slave devices 21a to 21c are servo drives. These slave devices require high-speed data exchange with the master device 11, and perform an interpolation operation in synchronization with the synchronization frame. The fourth and fifth slave devices 22a and 22b are I / O devices, and input / output external signals in synchronization with the servo drive. For this reason, high-speed processing is still necessary, and synchronization is performed with the synchronization frame.
The sixth and seventh slave devices 31a and 31b are I / O devices, but do not need to be as fast as the fourth and fifth slave devices 22a and 22b.
The eighth and ninth slave devices 41a and 41b are inexpensive I / O devices, and the control cycle is longer than that of the sixth and seventh slave devices.
For this reason, these slave devices are divided into three groups of a first synchronization group 20, a second synchronization group 30, and a third synchronization group 40, each of which has a first synchronization period, a second synchronization period, and a third synchronization period. Data is transferred between the master and slave at the synchronization cycle.
In the example of FIG. 2, it is appropriate to set the first synchronization period to 250 μsec, the second synchronization period to 5 msec, and the third synchronization period to about 100 msec.

本発明では、このような複数の同期周期を作成するのに、マスタ機器から各スレーブ機器に送られる同期フレーム内に、ＭＡＸ値の設定が可能な同期用カウンタを複数持たせ、その同期用カウンタのカウンタ値により、接続された各スレーブ機器が同期を取れるようにする。
図２の例では、第１同期周期は２５０μｓｅｃ、第２同期周期は５ｍｓｅｃであるので第２同期グループのスレーブ機器はカウンタ１を使用し、ＭＡＸ値を２０に設定する。また、第３同期周期は１００ｍｓｅｃであるので、第３同期グループのスレーブ機器はカウンタ２を使用し、ＭＡＸ値を４００に設定する。
そして図１のマスタ機器１の複数同期周期作成手段３では、同期フレーム送信毎に各カウンタをインクリメントする。カウンタの値がＭＡＸを超えた場合カウンタ値を１にリセットする。
また、第１〜第ｎスレーブ機器４〜６の同期処理実行判別手段８では、マスタ機器１から送られてくる同期フレームのカウンタ値をチェックし、カウンタ値が予め設定されたＭＡＸ値に等しい場合に送受信処理を実行する。 In the present invention, in order to create such a plurality of synchronization cycles, a synchronization frame sent from the master device to each slave device has a plurality of synchronization counters capable of setting MAX values, and the synchronization counters are provided. By using the counter value, each connected slave device can be synchronized.
In the example of FIG. 2, the first synchronization cycle is 250 μsec and the second synchronization cycle is 5 msec. Therefore, the slave device in the second synchronization group uses the counter 1 and sets the MAX value to 20. Further, since the third synchronization period is 100 msec, the slave devices in the third synchronization group use the counter 2 and set the MAX value to 400.
Then, in the multiple synchronization period creating means 3 of the master device 1 in FIG. 1, each counter is incremented for each synchronization frame transmission. When the counter value exceeds MAX, the counter value is reset to 1.
In addition, the synchronization processing execution determination means 8 of the first to n-th slave devices 4 to 6 checks the counter value of the synchronization frame sent from the master device 1, and the counter value is equal to a preset MAX value. Send / receive processing is executed.

図３は本発明の同期フレームを示す図である。情報部に同期用カウンタをｎ個持つ。
図４は、図１のマスタ機器１で同期用カウンタを使用し複数の同期周期を作成する複数同期周期作成手段３の処理のフローチャートである。
ステップＳ１でカウンタのインデックスｉを０にする。ステップＳ２でカウンタｉの内容をカウントアップする。スッテップＳ３でカウンタｉの内容が設定ＭＡＸ値を超えたかどうかチェックし、超えたらステップＳ４でカウンタｉの内容を１にリセットする。ステップＳ５でカウンタインデックスのｉに１を加える。ステップＳ６で全てのカウンタのカウントを終了したかどうかチェックし、全てのカウンタのカウントを終了するまでステップＳ２〜ステップＳ６までを繰り返す。 FIG. 3 is a diagram showing a synchronization frame according to the present invention. The information part has n counters for synchronization.
FIG. 4 is a flowchart of the process of the multiple synchronization period creating means 3 for creating a plurality of synchronization periods using the synchronization counter in the master device 1 of FIG.
In step S1, the index i of the counter is set to 0. In step S2, the contents of the counter i are counted up. In step S3, it is checked whether or not the content of the counter i exceeds the set MAX value. If it exceeds, the content of the counter i is reset to 1 in step S4. In step S5, 1 is added to i of the counter index. In step S6, it is checked whether or not all the counters have been counted, and steps S2 to S6 are repeated until all the counters have been counted.

図５は、図１の各スレーブ機器４、５、６で同期用カウンタを使用しどの周期で処理を実行するかを判断する同期処理実行判断手段の処理フローチャートである。
ステップＳ１１で、自分の使用するカウンタを選択し、ステップＳ１２でカウンタの値が設定ＭＡＸ値かどうかチェックする。設定ＭＡＸ値であればステップＳ１３で送受信処理を実行し、ＭＡＸ値以外であれば実行しない。
図６は、図２のマスタ機器１１とスレーブ機器２１ａ〜４１ｂのデータのやり取りを示す図である。
第１同期周期（Ｔ１）毎にマスタ機器１１と第１同期グループ２０のスレーブ機器のデータの授受が行われる。（図６の６１）
第２同期周期（Ｔ２）が発生するタイミングでは、第１、第２同期グループ２０、３０のスレーブ機器のデータの授受が行われる。（図６の６２）
第３同期周期（Ｔ３）が発生するタイミングでは、第１、第２、第３同期グループ２０、３０、４０の全てのスレーブ機器のデータの授受が行われる。（図６の６３）
このように、１台のマスタ機器に複数の周期のスレーブ機器を接続できるようになるため、処理能力の低いスレーブ機器も、高速な同期を必要とする通信システムの同一ネットワークに接続することができる。 FIG. 5 is a process flowchart of the synchronization process execution determination means for determining in which cycle the process is to be executed using the synchronization counter in each of the slave devices 4, 5, 6 of FIG. 1.
In step S11, a counter to be used is selected, and in step S12, it is checked whether or not the counter value is a set MAX value. If it is the set MAX value, transmission / reception processing is executed in step S13, and if it is not the MAX value, it is not executed.
FIG. 6 is a diagram showing data exchange between the master device 11 and the slave devices 21a to 41b in FIG.
Data is exchanged between the master device 11 and the slave devices of the first synchronization group 20 every first synchronization period (T1). (61 in FIG. 6)
At the timing at which the second synchronization period (T2) occurs, the data exchange of the slave devices of the first and second synchronization groups 20 and 30 is performed. (62 in FIG. 6)
At the timing at which the third synchronization period (T3) occurs, data transmission / reception of all slave devices of the first, second, and third synchronization groups 20, 30, and 40 is performed. (63 in FIG. 6)
As described above, since a slave device having a plurality of cycles can be connected to one master device, a slave device having a low processing capability can be connected to the same network of a communication system that requires high-speed synchronization. .

本発明によれば、同期フレームをベースとして、同期フレームのｎ倍の周期で別の同期信号を作ることができるため、ＦＡ分野に限らず、複数の同期周期を持つ通信ネットワークに幅広く応用可能である。 According to the present invention, another synchronization signal can be generated based on a synchronization frame with a period n times that of the synchronization frame. Therefore, the present invention is not limited to the FA field and can be widely applied to communication networks having a plurality of synchronization periods. is there.

本発明の通信システムのブロック図Block diagram of the communication system of the present invention 本発明の通信システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the communication system of this invention 本発明の同期フレームを示す図The figure which shows the synchronous frame of this invention 本発明の同期周期作成手段の処理のフローチャートFlowchart of the process of the synchronization cycle creating means 本発明の同期処理実行判断手段の処理フローチャートProcessing flowchart of synchronous processing execution judging means of the present invention 本発明のマスタ機器とスレーブ機器のデータのやり取りを示す図The figure which shows the exchange of the data of the master apparatus of this invention, and a slave apparatus 従来の通信システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional communication system 従来のマスタ機器とスレーブ機器のデータのやり取りを示す図A diagram showing data exchange between a conventional master device and slave device 従来の同期フレームを示す図Figure showing a conventional sync frame

Explanation of symbols

・１１マスタ機器
・通信制御部
３複数同期周期作成手段
４、２１ａ、７１第１スレーブ機器
５、２１ｂ、７２第２スレーブ機器
６、７３第ｎスレーブ機器
８同期処理実行判別手段
１０通信ネットワーク
２０第１同期グループ
３０第２同期グループ
４０第３同期グループ
６１第１同期グループのスレーブ機器の送信フレーム
６２第２同期グループのスレーブ機器の送信フレーム
６３第３同期グループのスレーブ機器の送信フレーム 11 Master device / communication control unit 3 Multiple synchronization cycle creation means 4, 21a, 71 First slave device 5, 21b, 72 Second slave device 6, 73 nth slave device 8 Synchronization processing execution determination means 10 Communication network 20 1 synchronization group 30 2nd synchronization group 40 3rd synchronization group 61 1st synchronization group slave device transmission frame 62 2nd synchronization group slave device transmission frame 63 3rd synchronization group slave device transmission frame

Claims

A master device and a plurality of slave devices are connected via a communication network, and data transmission / reception between the master device and each slave device is performed at a constant cycle, and from the master device to all the slave devices for synchronization. In a communication system that performs synchronization processing between the plurality of slave devices based on a synchronization frame transmitted to
A plurality of synchronization period creating means for creating a plurality of synchronization periods in the master device;
A communication system comprising: a synchronization process execution determining unit that determines in each of the plurality of synchronization periods created by the master device in synchronization with each slave device to execute transmission / reception processing.

The plurality of synchronization period creation means includes a plurality of synchronization counters capable of setting a MAX value in the synchronization frame, increments the counter every transmission of the synchronization frame, and the counter value exceeds the MAX value. 2. The communication system according to claim 1, wherein the counter value is reset to 1.

The synchronization processing execution determination unit compares the counter value of the synchronization frame sent from the master device with the MAX value, and executes transmission / reception processing when the counter value is equal to the preset MAX value. The communication system according to claim 1.