JP2008109324A

JP2008109324A - 通信システム

Info

Publication number: JP2008109324A
Application number: JP2006289375A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Kurono; 光宏黒野; Hideo Matsukawa; 英男松川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】システムを複雑にすることなく、中継バスの健全性を迅速にチェックできる通信システムを提供する。
【解決手段】チェックフレーム送信手段２１は、通信モジュール３に向けて、互いに補数となる２つのチェックフレームを中継バス１を介して送信する。検出手段２２は、通信モジュール３から送信された２つのチェックフレームが正しく受信されたか否かを検出する。停止手段２３は、検出手段２２における検出結果に応じて通信モジュール２からのデータの出力を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの通信モジュールを中継バスで接続して構成された通信システムに関する。

プラントのフィールド制御システムなどでは、監視用端末とフィールド機器、あるいはフィールド機器間で通信を行うことで、プロセス制御を実行している。通信距離などの都合で通信経路に中継バスが設けられる場合、中継バスの両端にそれぞれ通信モジュールが接続される。

図３は、中継バス１０１の両端に通信モジュール１０２および通信モジュール１０３を設けた例を示している。上流側の通信モジュール１０２にはバス１０４が、下流側の通信モジュール１０３にはバス１０５がそれぞれ接続されている。

図４は通信タイミングを示すタイミング図である。通信モジュール１０２は、バス１０４からデータ（データＡおよびデータＢ）を受信し、通信モジュール１０２の動作クロックに同期してデータを中継バス１０１に出力する。通信モジュール１０３は中継バス１０１からデータを受信し、通信モジュール１０３の動作クロックに同期してデータをバス１０５に出力する。同様に、バス１０５からバス１０４に向けた逆方向のデータ転送も可能とされている。

特開平１１−２３９１９７号公報

しかし、中継バス１０１でクランプ故障が発生した場合、相手方の通信モジュールから送信されてくるデータにチェック要因がないため、クランプ故障のまま通信動作が継続され、バス１０４またはバス１０５に誤データが出力される。誤データの出力が継続した場合、システムに悪影響を与えるおそれがある。

このような誤動作を防止するため、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check；巡回冗長検査）を用いてデータをチェックすることも考えられるが、ＣＲＣではデータ全てをバッファする必要があり、回路規模が大きくなるとともに、データ転送の大幅な遅延が発生するため好ましくない。

本発明の目的は、システムを複雑にすることなく、中継バスの健全性を迅速にチェックできる通信システムを提供することにある。

本発明の通信システムは、第１の通信モジュールおよび第２の通信モジュールを中継バスで接続して構成された通信システムにおいて、前記第１の通信モジュールから前記第２の通信モジュールに向けて、互いに補数となる第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームを、前記中継バスを介して送信するチェックフレーム送信手段と、前記第２の通信モジュールにおいて前記第１のチェックフレームおよび前記第２のチェックフレームが受信されたか否かを検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
この通信システムによれば、互いに補数となる第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームを中継バスを介して送信し、第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームが受信されたか否かを検出するので、システムを複雑にすることなく、中継バスの健全性を迅速にチェックできる。

前記第１の通信モジュールには外部モジュールとの間の通信のための第１のバスが、前記第２の通信モジュールには外部モジュールとの間の通信のための第２のバスが、それぞれ接続され、前記中継バスの通信周波数を前記第１のバスの通信周波数および前記第２のバスの通信周波数よりも高くすることで、前記中継バスを介する前記第１のチェックフレームおよび前記第２のチェックフレームの送受信を可能としてもよい。

前記中継バスの通信周波数は、前記第１のバスおよび前記第２のバスの通信周波数の整数倍であってもよい。

前記中継バスのビット数を前記第１のバスおよび前記第２のバスのビット数よりも大きくしてもよい。

前記検出手段における検出結果に応じて前記第２の通信モジュールからのデータの出力を停止する停止手段を備えてもよい。

本発明の通信システムによれば、互いに補数となる第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームを中継バスを介して送信し、第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームが受信されたか否かを検出するので、システムを複雑にすることなく、中継バスの健全性を迅速にチェックできる。

以下、図１〜図２を参照して、本発明による通信システムの一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の通信システムは、中継バス１の両端に通信モジュール２および通信モジュール３を接続して構成される。上流側の通信モジュール２は、バス４を介して外部の通信モジュール（不図示）に接続されている。また、下流側の通信モジュール３は、バス５を介して外部の通信モジュール（不図示）に接続されている。

図１に示すように、通信モジュール２は、通信モジュール３に向けて、互いに補数となる２つのチェックフレームを、中継バス１を介して送信するチェックフレーム送信手段２１と、通信モジュール３から送信された２つのチェックフレームが正しく受信されたか否かを検出する検出手段２２と、検出手段２２における検出結果に応じて通信モジュール２からのデータの出力を停止する停止手段２３と、を構成する。

通信モジュール３は、通信モジュール２に向けて、互いに補数となる２つのチェックフレームを、中継バス１を介して送信するチェックフレーム送信手段３１と、通信モジュール２から送信された２つのチェックフレームを受信し、これらのチェックフレームが互いに補数となっているか否かを検出する検出手段３２と、検出手段３２における検出結果に応じて通信モジュール３からのデータの出力を停止する停止手段３３と、を構成する。

バス４、バス５および中継バス１はいずれも５ビットであるが、通信周波数は同一ではなく、バス４およびバス５では３２ＭＨｚであるのに対し、中継バス１では６４ＭＨｚである。

バス４から通信モジュール２に転送されたデータは、通信モジュール２の動作クロックに同期して中継バス１に出力される。さらに通信モジュール３で受信されたデータは、通信モジュール３の動作クロックに同期してバス５に出力される。

また、バス５から通信モジュール３に転送されたデータは、通信モジュール３の動作クロックに同期して中継バス１に出力される。さらに通信モジュール２で受信されたデータは、通信モジュール２の動作クロックに同期してバス４に出力される。

図２は、中継バス１を介するデータの通信タイミングを示すタイミング図である。

図２の例では、バス４から中継バス１へのデータ転送を示しており、バス４を転送された「データＡ」および「データＢ」が、一定の遅延時間をもって通信モジュール２から中継バス１に出力される。

また、通信モジュール２のチェックフレーム送信手段２１（図１）は、中継バス１にチェックフレーム１１およびチェックフレーム１２を出力する。中継バス１の通信周波数は６４ＭＨｚであるため、図２に示すように、バス４を３２ＭＨｚで転送されてきた「データＡ」および「データＢ」は、１／２の時間長に圧縮され、転送データにチェックフレーム１１およびチェックフレーム１２を挿入することが可能となる。なお、「データＡ」あるいは「データＢ」が転送されない間は、図２に示すように、チェックフレーム１１およびチェックフレーム１２を任意のタイミングで転送することができる。

チェックフレーム１１およびチェックフレーム１２は、互いに反転したフレームとされている。このように、互いに補数となるチェックフレームを転送することで、中継バス１のクランプ故障の状況を把握することができる。

中継バス１を転送されたチェックフレーム１１およびチェックフレーム１２は、通信モジュール３により受信され、検出手段３２によってチェックフレーム１１およびチェックフレーム１２が正しく受信されているか否かチェックされる。

一方、中継バス１を転送された「データＡ」あるいは「データＢ」は、通信モジュール３からバス５に３２ＭＨｚの通信周波数で出力される。しかし、検出手段３２によってチェックフレーム１１またはチェックフレーム１２に異常が検出された場合、中継バス１のクランプ故障とみなし、停止手段３３は通信モジュール３からバス５へのデータ出力を中止する。

図２では、チェックフレーム１１およびチェックフレーム１２の値を「０００００」および「１１１１１」としているが、互いに補数となる値であれば任意の値を選択できる。例えば、チェックフレームの値を「０１０１０」および「１０１０１」としてもよい。

データをバス５からバス４に向けて転送する場合には、同様のチェックフレームを通信モジュール３のチェックフレーム送信手段３１（図１）から通信モジュール２に転送し、検出手段２２においてチェックフレームをチェックする。検出手段２２でチェックフレームの異常が検出された場合には、停止手段２３は通信モジュール２からバス４へのデータ出力を中止する。

以上のように、本実施形態の通信システムによれば、ＣＲＣのチェックを行う場合のように複雑なシステム設計や大規模な変更を要することなく、中継バスのクランプ故障等の状況を確認することができ、システムの信頼性を向上させることができる。また、データ転送の遅延を招くこともない。さらに、チェックフレームは実質的にリアルタイムにチェックされるため、中継バス１に異常が発生した場合には速やかにデータ転送が停止され、システムへ与える悪影響を最小限に抑えることができる。

上記実施形態では、中継バス１の通信周波数をバス４およびバス５の通信周波数の２倍としているが、中継バス１の通信周波数は任意に定めることができる。例えば、バス４およびバス５の通信周波数の整数倍（３倍以上）としてもよい。また、中継バス１のビット数をバス４およびバス５のビット数よりも大きくしてもよい。この場合、通常のデータ転送（図２におけるデータＡおよびデータＢなどのデータ転送）に用いるすべてのビットを用いてチェックフレームを転送する。中継バス１の通信周波数はバス４およびバス５と同一でもよいし、異なっていてもよい。

さらに、中継バスの通信周波数およびビット数は、中継バスの単位時間当たりのデータ転送量が拡大できる範囲において任意に設定することができる。チェックフレームを中継バスの転送データ中に挿入できるように構成すればよい。

以上説明したように、本発明の通信システムによれば、互いに補数となる第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームを中継バスを介して送信し、第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームが受信されたか否かを検出するので、システムを複雑にすることなく、中継バスの健全性を迅速にチェックできる。また、中継バスの異常が検出された場合にデータ転送を停止することにより、システムへの悪影響を大幅に抑制できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、２つの通信モジュールを中継バスで接続して構成された通信システムに対し、広く適用することができる。

一実施形態の通信システムの構成を示すブロック図。中継バスを介するデータの通信タイミングを示すタイミング図。従来の通信システムの構成を示すブロック図。従来の通信システムにおけるデータの通信タイミングを示すタイミング図。

符号の説明

１中継バス
２通信モジュール
３通信モジュール
２１チェックフレーム送信手段
２２検出手段
２３停止手段
３１チェックフレーム送信手段
３２検出手段
３３停止手段

Claims

第１の通信モジュールおよび第２の通信モジュールを中継バスで接続して構成された通信システムにおいて、
前記第１の通信モジュールから前記第２の通信モジュールに向けて、互いに補数となる第１のチェックフレームおよび第２のチェックフレームを、前記中継バスを介して送信するチェックフレーム送信手段と、
前記第２の通信モジュールにおいて前記第１のチェックフレームおよび前記第２のチェックフレームが受信されたか否かを検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。
前記第１の通信モジュールには外部モジュールとの間の通信のための第１のバスが、前記第２の通信モジュールには外部モジュールとの間の通信のための第２のバスが、それぞれ接続され、
前記中継バスの通信周波数を前記第１のバスの通信周波数および前記第２のバスの通信周波数よりも高くすることで、前記中継バスを介する前記第１のチェックフレームおよび前記第２のチェックフレームの送受信を可能としたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記中継バスの通信周波数は、前記第１のバスおよび前記第２のバスの通信周波数の整数倍であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
前記中継バスのビット数を前記第１のバスおよび前記第２のバスのビット数よりも大きくしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
前記検出手段における検出結果に応じて前記第２の通信モジュールからのデータの出力を停止する停止手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。