JP2007318593A - トークンパッシング通信方式 - Google Patents

Abstract

【課題】トークンパッシング通信方法において、トークンを受け取ったステーションに異常が発生した場合、トークンの再発行までに時間が掛かり通信効率の低下を招くという問題点があった。
【解決手段】ネットワーク内のステーション状態を常時監視するために、データ伝送路とは別にステータス伝送路を設け、このステータス伝送路により各ステーションがネットワーク内のステーション状態を常時認識する。そして、ステーションで異常が発生した場合、トークンの再発行等を速やかに行って通信効率の低下を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワーク内をトークン（送信権）を巡回させて通信を行うトークンパッシング通信方式に関するものである。

従来のトークンを巡回させて通信を行うトークンパッシング通信方式においては、図６に示すようにデータ伝送路７１を使用して、ステーション７２はステーション７３にトークン８０を送信し、トークン８０を受信したステーション７３は送信データを送信後、自ステーションが持っているトークン送信先ステーション７４に対してトークン８１を送信し、引き続きトークン８１を受信したステーション７４は送信データを送信後、自ステーションが持っているトークン送信先ステーション７５に対してトークン８２を送信しているように、各ステーションはトークンを受け取ると送信データを送信後、自ステーションが持っているトークン送信先ステーションに対して次のトークンを送信している。

この時、トークン送信先ステーションに異常が生じている場合はトークンが正常に授受されないために、送信元ステーションは送信先ステーションからの応答を監視していて、一定時間送信先ステーションから応答がなくトークンの授受に失敗したと判断したら、送信先ステーション＋１のステーションに対してトークンを再発行している。送信元ステーションは、後続のステーションに正常にトークンが授受されて応答を確認できるまで、以下同様にこの処理を繰り返している。

また、ネットワーク内のステーション状態を認識するための手法としては、各ステーションが一斉同報データとして全ステーションに通知する手法や、トークンフレームに各ステーションの状態を付加して送信する手法などが知られている。

この種の手法としては、特許文献１のようなものが公知となっており、通信効率を上げる目的で、一斉同報を使用せずに自ステーションの状態を他ステーションに通知し、トークンの送信時に次ステーションの状態をステーション情報により確認してから、トークンの送信先を決定する手法である。この手法では、トークンに自ステーションの状態を付加してトークンを一巡させ、トークンの送信先に異常が起こったことがトークンに付加されたステーション情報により判明した場合は、そのステーション情報のステーションにトークンを送信せず、ステーション情報より送信先の次のステーションを選んでトークンの送信を行うものである。
特開２００４−０８８３１０号公報

ところが、従来技術では以下に示すように、
（１）ネットワーク内のステーション状態を認識するために、各ステーションが一斉同報データにより全ステーションに自ステーションの状態を通知する手法は、本来送信しなければならない送信データの合間に行われるため通信効率が低下する。
（２）トークンフレームに各ステーションの状態を付加してトークンを送信する手法は、あるステーションに異常が発生した場合には必ずトークンの授受失敗が起こり、トークンの再発行が必要となる。
（３）トークンを受け取ったステーションに電源断等を含む何らかの異常が発生した場合、一定時間ネットワークにトークンが送出されていないことを確認してからトークンの再発行を行うが、この間ネットワークは滞った状態となり通信効率が低下する。
（４）新たにステーションを追加した場合、ネットワーク内のステーション状態が変わるため再度コンフィグレーション処理が必要となり、このリコンフィグレーション処理においても通信効率が低下する。
という問題点があった。

そこで本発明が目的とするところは、通常の通信状態やステーションに異常が発生したときに通信効率の低下を未然に防ぐと共に、ステーションの異常が復帰したとき、および新たにステーションを追加したときに速やかにネットワークへの参加を可能とするような、良好なネットワーク通信環境を提供することにある。

本発明の第１は、マスタステーションを有する複数のステーションにてネットワーク構成し、このネットワーク内でデータ伝送路を介し一定周期にてトークンを巡回させて通信を行うものにおいて、
前記ネットワークにステータス伝送路を併設し、且つ前記各ステーションに対応するアドレスフレームと情報フレームよりなるステータス伝送フレームを構成すると共に、前記マスタステーションより各ステーションに対応するアドレスフレームをステータス伝送路へ送出し、各ステーションは受信したアドレスが自アドレスと一致したとき情報フレームをステータス伝送路へ送出することを特徴としたトークンパッシング通信方式である。

本発明の第２は、前記ステータス伝送フレームにトークン再発行ビットを設け、且つ前記データ伝送路に送出するデータ伝送フレームを、一斉同報データフレームと後続局へのトークンフレームとで構成したことを特徴とした本発明の第１記載のトークンパッシング通信方式である。

以上のとおり、本発明によれば、ネットワーク内のステーション状態を常時認識できるため、異常が発生したステーションおよび存在しないステーションに対してトークンの送出を行わない効率のよいトークンパッシング通信を行うことができる。

また、トークンを受け取ったステーションに異常が発生してトークンを送出するステーションが存在しなくなった場合でも速やかにトークンの再発行ができ、通信の滞りを起こさない通信効率のよいトークンパッシング通信を維持すると共に、新たにステーションを追加した場合でも速やかにネットワークへの参加が可能となり、プログラマブルコントローラのようなモジュール（プリント板）を挿抜するシステムにおいては、活線中のシステムに対してモジュール（プリント板）の挿抜を行うことができる。

図１は本発明における信号伝送路の構成図で、１はステータス伝送路で２はデータ伝送路を示している。ネットワーク内のステーション状態を常時認識するために、データ伝送路２とは別にステータス伝送路１を設け、双方向の信号でインターフェースする。ステーション３、ステーション４、ステーション５、ステーション６、・・・ステーション９の各ステーションはステータス伝送路１およびデータ伝送路２でつながっている。

図２は実施例１によるステータス伝送フレーム構成を示している。点線で囲んだＡの部分は各ステーションに割当てられたフレーム、Ｂの部分は各ステーションが出力するフレームを示したものである。すなわち、Aはアドレスフレーム（以下、ＡＤＲフレームと略す）とＡＤＲフレームに対応する情報フレーム（以下、ＩＤフレームと略す）が対となって構成されており、ステーション＃０用ＡＤＲフレーム１１・ＩＤフレーム１２、ステーション＃１用ＡＤＲフレーム１３・ＩＤフレーム１４、ステーション＃２用ＡＤＲフレーム１５・ＩＤフレーム１６、ステーション＃３用ＡＤＲフレーム１７・ＩＤフレーム１８の順でステーション＃Nまで連なり、これで１サイクルを構成する。

ステータス伝送フレームは、ステーション番号の一番若いステーション３がマスタとなりサイクリック伝送を行う。その際、Bで示すようにマスタステーションがＡＤＲフレーム１１、ＡＤＲフレーム１３、ＡＤＲフレーム１５、ＡＤＲフレーム１７・・・を出力する。この各ＡＤＲフレームに対応したステーション３のマスタステーション並びに接続されてスレーブとなるステーション４、ステーション５、ステーション６のスレーブステーションは、各当該ステーションのＡＤＲフレームを受け取って自ステーション番号と一致したとき、各ステーションはＩＤフレーム１２、ＩＤフレーム１４、ＩＤフレーム１６、ＩＤフレーム１８に自ステーションの状態信号を出力する。各々のＩＤフレームを全ステーションが受け取ることで、全てのステーションに自ステーションの状態通知を行うことができる。マスタステーションはＡＤＲフレームを＋１しながら同様の処理を繰り返し、ＩＤフレームを全ステーションが受け取ることで、各ステーションは自分自身を含む各ステーションの最新状態を認識する。

図２で示すフレームがステータス伝送路１を介してサイクリックに伝送しているとき、あるステーション番号にステーションが存在しない場合、その時のＩＤフレームを出力する当該ステーションが存在しないことであり、その場合にはプルアップ抵抗や終端抵抗のフェールセーフ回路によりオール“１”またはオール“０”が出力される。ＩＤフレームにオール“１”またはオール“０”が出力された場合、他のステーションはそのステーションは存在しないか異常であることを認識するように作用する。

このサイクリック伝送が一巡することで、全ステーションがネットワーク内の各ステーション状態を認識することができるので、自ステーションがトークンを受け取って後続局に次のトークンを送信する際、どのステーションに対して次のトークンを送信すればよいかが分かることになる。また、ステータス伝送路はサイクリック伝送で常時ステーション状態を収集しているため、存在しないステーションおよび異常であるステーションに対してトークンを送信することなく通信効率が低下することもない。

図３は実施例２によるステータス伝送フレーム構成を示している。図２のフレーム構成の場合、存在しないステーション及び異常であるステーションに対してトークンを送信しないため通信効率が向上する利点は有するが、トークンを受け取ったステーションになんらかの異常が発生した場合、もしくは電源断等によりネットワークにアクセスできない状態では、トークンを送出するステーションが存在しなくなるためネットワークが滞ってしまう。この状態を避けるために、図３ではステーション識別フレームであるＡＤＲフレーム内に“１”で再発行指示とするトークン再発行ビットＴ（２１、２２、２３、２４）を設けている。ステーションの状態は常時全ステーションで認識できているため、前述のようにどのステーションがトークンを受け取っている状態であるかは、全ステーションで認識できている。正常運転中は、マスタステーションはＡＤＲフレームの後のトークン再発行ビットＴに再発行不要を意味する“０”を出力する。

図４は実施例２によるデータ伝送フレーム構成を示している。トークンを受け取ったステーションは、送出すべき一斉同報データ（以下、ＤＡＴフレームと略す）を送出後に、後続局へのトークン（以下、ＴＫＮフレームと略す）を送出する。

図５は実施例２における異常状態発生時の説明図で、（ａ）はシステム図、（ｂ）はデータ伝送フレーム構成、（ｃ）はステータス伝送フレーム構成を示したものである。図５では１例としてステーション５がトークンを受け取りデータを送出している最中に異常が発生した場合を示したもので、この場合ステーション５からは（ｂ）図で示すようにＴＫＮフレーム５２は送出されない。（ｃ）図で示すようにこの状態でマスタステーションはステータス伝送路を介してＡＤＲフレーム６１にステーション５のステーション番号＃２を出力するが、ステーション５は異常であるため正常なＩＤフレーム６２が出力されずオール“１”またはオール“０”が出力される。ここでマスタステーションはトークンを受け取っているステーション５に異常が発生していることを認識できるので、存在している後続局のステーション、ここではステーション６に対してトークン再発行ビット６４を“１”にしてＡＤＲフレーム６３を出力する。トークン再発行ビット６４を受け取ったステーション６は、前局のステーション５が異常であることを知り、ＤＡＴフレーム５３に続きＴＫＮフレーム５４を送出することによりトークンを再発行する。このような手法により、ネットワークの停滞時間を最小限にしてトークンの再発行処理を行うことができる。

図３のステータス伝送フレーム構成と図４のデータ伝送フレーム構成を利用することにより、プログラマブルコントローラのようなモジュールを挿抜することが可能となる。すなわち、各ステーションは、ステータス伝送路のサイクリック伝送によりステーション状態を認識しているため、活線中にモジュールを挿入した場合でもサイクリック伝送が一巡すれば全モジュールが追加されたモジュールの存在を知ることができ、新たに追加したモジュールはネットワーク内に速やかに参加することができる。また、トークンを受け取っているモジュールを活線中に抜いた場合も、実施例２で示したようにトークンの再発行を速やかに行うことができるため、通信の滞りを起こさない効率のよい通信を行うことができる。

本発明のシステム構成図 本発明の実施例１によるステータス伝送フレーム構成図 本発明の実施例２によるステータス伝送フレーム構成図 本発明の実施例２によるデータ伝送フレーム構成図 ステーション異常時の説明図で、（ａ）はシステム構成図、（ｂ）はデータ伝送フレーム構成図、（ｃ）はステータス伝送フレーム構成図 従来のトークンパッシング通信方式のシステム構成図

符号の説明

１… ステータス伝送路
２… データ伝送路
３〜９… ステーション
１１、１３、１５、１７… ＡＤＲフレーム
１２、１４、１６、１８… ＩＤフレーム
２１〜２４… トークン再発行ビット
３１〜３４… トークン送出
５１、５３… ＤＡＴフレーム
５２、５４… ＴＫＮフレーム
６１、６３… ＡＤＲフレーム
６２… ステーション＃２用ＩＤフレーム
６４… ステーション＃３に対するトークン再発行ビット

Claims (2)

1. マスタステーションを有する複数のステーションにてネットワーク構成し、このネットワーク内でデータ伝送路を介し一定周期にてトークンを巡回させて通信を行うものにおいて、
   前記ネットワークにステータス伝送路を併設し、且つ前記各ステーションに対応するアドレスフレームと情報フレームよりなるステータス伝送フレームを構成すると共に、前記マスタステーションより各ステーションに対応するアドレスフレームをステータス伝送路へ送出し、各ステーションは受信したアドレスが自アドレスと一致したとき情報フレームをステータス伝送路へ送出することを特徴としたトークンパッシング通信方式。
2. 前記ステータス伝送フレームにトークン再発行ビットを設け、且つ前記データ伝送路に送出するデータ伝送フレームを、一斉同報データフレームと後続局へのトークンフレームとで構成したことを特徴とした請求項１記載のトークンパッシング通信方式。
   

Images