JP2009100241A - Digital data communication system and communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マスター・スレーブ通信システム等における装置間のデジタル・データ通信システムおよび通信方法に関する。 The present invention relates to a digital data communication system and a communication method between apparatuses in a master / slave communication system or the like.
工場や研究所などにおいて、モータの制御や回転数や温度の測定などを、装置や装置のコントローラから離れた場所（例えば、操作室など）において行う場合、従来は、アナログ信号や接点信号などによって行ってきた。アナログ信号では装置と測定器までの距離や、信号経路におけるノイズに影響があるなど問題があった。 In factories, laboratories, etc., when motor control, rotation speed, temperature measurement, etc. are performed in a place away from the device or the controller of the device (for example, the operation room), conventionally, analog signals or contact signals are used. I went. The analog signal has problems such as the influence of the distance between the device and the measuring instrument and the noise in the signal path.
近年、これらの問題を解決するために、装置間をデジタル信号で通信する方式を採用するようになってきた。このようなデジタル信号での通信には、フィールドバスと呼ばれるＰＲＯＦＩＢＵＳやＤｅｖｉｃｅＮｅｔに代表されるように規格化された通信方式で、異なるメーカ装置間でも通信方式が同じであれば接続が可能となっている。 In recent years, in order to solve these problems, a method of communicating digital signals between devices has been adopted. For communication using such a digital signal, a communication method standardized as represented by PROFIBUS or DeviceNet called a field bus can be used as long as the communication method is the same between different manufacturers. Yes.
フィールドバス通信方式は、マスター・スレーブ方式を採用する場合が多く、それぞれの装置（ノード）の決められたデータサイズのデータをマスター・スレーブ間でデータを取り合っている（図３の（ａ）参照）。 The fieldbus communication system often adopts a master / slave system, and data of a determined data size of each device (node) is exchanged between the master and the slave (see FIG. 3A). ).
フィールドバスを採用するメリットは、敷設するケーブルが１本で済むことや、ノイズに強い、また、比較的高速でデータの送受信が行われるといったことが挙げられ、これらの機能を利用して複数のデータを選択的に高速伝送することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
ダイナモメータシステムのような、ダイナモメータの制御、ベンチ室内の様々な計測データの通信にフィールドバスを採用する場合、特に制御装置が高度になるにしたがって、動作に必要なパラメータなどの設定情報が必要になり、通常の制御・計測情報以外の通信が必要になる間題が生じてきた。 When a fieldbus is used for dynamometer control and communication of various measurement data in a bench room, such as a dynamometer system, setting information such as parameters necessary for operation is required as the control device becomes more advanced. As a result, a problem has arisen in which communication other than normal control / measurement information is required.
これらの設定情報を制御装置に送信する手段としては、従来はサイクリック通信以外で通信する手段がある場合はそれを利用し（図３の（ｂ）参照）、ない場合は、例えばＬＡＮを別途敷設して通信を行う必要があった（図３の（ｃ）参照）。 As a means for transmitting these setting information to the control device, conventionally, if there is a means for communication other than cyclic communication (see FIG. 3 (b)), it is used. It was necessary to lay and communicate (see (c) of FIG. 3).
非サイクリック通信を用いて通信する場合、サイクリックに通信されるデータの通信サイクルに遅延が発生する場合があり、リアルタイム制御または計測において影響が出る場合がある。 When communicating using acyclic communication, a delay may occur in the communication cycle of data communicated cyclically, which may affect real-time control or measurement.
また、非サイクリック通信がオプション扱いの場合は、採用するインタフェースにより実装されていない場合があり、この場合は他の方法をとる必要がある。 Further, when acyclic communication is treated as an option, it may not be implemented depending on the interface to be adopted, and in this case, another method must be taken.
また、ＬＡＮを別途敷設する場合は、インタフェースを制御・計測系の通信とは別に設置する必要があり、また専用インタフェースも必要になるため、コストアップになる。 In addition, when a LAN is separately installed, it is necessary to install an interface separately from control / measurement system communication, and a dedicated interface is also required, which increases costs.
本発明の目的は、サイクリック通信系とは別になる通信系を設けることなく、任意のタイミングで任意のサイズのデータを送信できるデジタル・データ通信システムおよび通信方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a digital data communication system and a communication method capable of transmitting data of an arbitrary size at an arbitrary timing without providing a communication system different from the cyclic communication system.
本発明は、前記の課題を解決するため、送信デバイスから１つの通信経路で受信デバイスにサイクリック通信するためのデータ領域として、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設け、リアルタイムデータとは別の個別データを送信するときに、この個別データを分割して個別データ領域に書き込んで送信する処理を繰り返し、受信側で１つの個別データとして組み立てるようにしたもので、以下のシステムおよび方法を特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides individual data having a real-time data communication area, a communication header area, and an individual data area as data areas for cyclic communication from the transmitting device to the receiving device through one communication path. A communication area is provided, and when transmitting individual data different from real-time data, the process of dividing the individual data, writing it in the individual data area and transmitting it is repeated, and assembled as one individual data on the receiving side And is characterized by the following systems and methods.
（１）送信デバイスから１つの通信経路で受信デバイスにサイクリック通信方式でデジタル・データを送信するデジタル・データ通信システムであって、
サイクリック通信するデータ領域は、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設けたデータ構造とし、
前記送信デバイスは、サイクリックデータ送信処理に際して、前記個別データ通信領域に載せる個別データがある場合、この個別データを１回で送信可能なデータサイズに分割して前記データ領域に書き込むと共に、当該個別データの全体サイズ、現在送信しようとする開始位置、終了位置を前記通信ヘッダに書き込んで送信し、この送信を当該個別データの全サイズを送信するまで繰り返す手段を備え、
前記受信デバイスは、サイクリックデータ受信処理に際して、前記個別データ通信領域に個別データがある場合、当該データを前記開始位置と終了位置に合わせて受信し、この受信を当該個別データの全サイズを受信するまで繰り返す手段を備えたことを特徴とする。
(1) A digital data communication system for transmitting digital data from a transmitting device to a receiving device through a single communication path by a cyclic communication method,
The data area for cyclic communication has a data structure having a real-time data communication area, and an individual data communication area having a communication header area and an individual data area,
When there is individual data to be placed in the individual data communication area in the cyclic data transmission process, the transmitting device divides the individual data into data sizes that can be transmitted at one time and writes the data in the data area. The entire size of data, the start position to be transmitted now, and the end position are written in the communication header and transmitted, and this transmission is repeated until the entire size of the individual data is transmitted,
When there is individual data in the individual data communication area in the cyclic data reception process, the receiving device receives the data in accordance with the start position and the end position, and receives this reception for all sizes of the individual data. It is characterized by having means for repeating until it does.
（２）送信デバイスから１つの通信経路で受信デバイスにサイクリック通信方式でデジタル・データを送信するデジタル・データ通信方法であって、
サイクリック通信するデータ領域は、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設けたデータ構造とし、
前記送信デバイスは、サイクリックデータ送信処理に際して、前記個別データ通信領域に載せる個別データがある場合、この個別データを１回で送信可能なデータサイズに分割して前記データ領域に書き込むと共に、当該個別データの全体サイズ、現在送信しようとする開始位置、終了位置を前記通信ヘッダに書き込んで送信し、この送信を当該個別データの全サイズを送信するまで繰り返す処理ステップを有し、
前記受信デバイスは、サイクリックデータ受信処理に際して、前記個別データ通信領域に個別データがある場合、当該データを前記開始位置と終了位置に合わせて受信し、この受信を当該個別データの全サイズを受信するまで繰り返す処理ステップを有することを特徴とする。
(2) A digital data communication method for transmitting digital data by a cyclic communication method from a transmitting device to a receiving device through one communication path,
The data area for cyclic communication has a data structure having a real-time data communication area, and an individual data communication area having a communication header area and an individual data area,
When there is individual data to be placed in the individual data communication area in the cyclic data transmission process, the transmitting device divides the individual data into data sizes that can be transmitted at one time and writes the data in the data area. The entire data size, the start position to be transmitted now, and the end position are written in the communication header and transmitted, and this transmission is repeated until the entire size of the individual data is transmitted,
When there is individual data in the individual data communication area in the cyclic data reception process, the receiving device receives the data in accordance with the start position and the end position, and receives this reception for all sizes of the individual data. It is characterized by having processing steps that repeat until
以上のとおり、本発明によれば、送信デバイスから１つの通信経路で受信デバイスにサイクリック通信するためのデータ領域として、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設け、リアルタイムデータとは別の個別データを送信するときに、この個別データを分割して個別データ領域に書き込んで送信する処理を繰り返し、受信側で１つの個別データとして組み立てるようにしたため、サイクリック通信系とは別になる通信系を設けることなく、任意のタイミングで任意のサイズのデータを送信できる。 As described above, according to the present invention, as a data area for cyclic communication from a transmitting device to a receiving device through one communication path, a real-time data communication area, a communication header area, and an individual data communication area having an individual data area When the individual data different from the real-time data is transmitted, the process of dividing the individual data, writing it into the individual data area and transmitting it is repeated and assembled as one individual data on the receiving side. Data of an arbitrary size can be transmitted at an arbitrary timing without providing a communication system separate from the cyclic communication system.
具体的には、
・サイクリック通信領域に任意の通信領域を設けることにより、常時通信のデータサイズが一定となるため、通信サイクルの変動がなくなる。
In particular,
-By providing an arbitrary communication area in the cyclic communication area, the data size of the constant communication becomes constant, so that there is no fluctuation in the communication cycle.
・個別データを分割してサイクリックに送受信するため、任意のデータサイズが送信可能。 ・ Since individual data is divided and sent and received cyclically, any data size can be sent.
・サイクリック通信の機能を持つ通信方式であれば、他の通信媒体でも実現可能であり、通信媒体を変更した場合でもソフトウェアの変更は、通信媒体に依存したドライバ部分に限定されるため、移植性が高くなる。 ・ As long as the communication method has a cyclic communication function, it can be realized with other communication media. Even if the communication media is changed, the software change is limited to the driver part depending on the communication media. Increases nature.
・別途通信用ケーブルを用いる必要がないため、設備コストは変わらない。 ・ Equipment cost does not change because there is no need to use a separate communication cable.
図１は、本発明の実施形態を示すデジタル・データ通信システムの要部構成図である。送信側になるマスターデバイス１と受信側になるスレーブデバイス２との間は、前記のフィールドバス通信方式などを使用して、マスター・スレーブ方式でリアルタイムデータをサイクリックに送受信する。このリアルタイムデータのサイクリック通信は、従来のサイクリック通信方式と同じで１つの通信経路のみで行う。
FIG. 1 is a block diagram of the main part of a digital data communication system showing an embodiment of the present invention. Between the
ここで、本実施形態は、図１中に示すように、上記のサイクリック通信のデータ構造として、制御・計測などのリアルタイムデータ領域とは別に、個別データ通信専用のデータ領域を設ける。この個別データ通信領域には、管理情報（通信ヘッダ）領域とデータ領域を持つデータ構造とする。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, a data area dedicated to individual data communication is provided separately from the real-time data area such as control / measurement as the data structure of the cyclic communication. The individual data communication area has a data structure having a management information (communication header) area and a data area.
ダイナモメータシステムを例に挙げると、図１中のリアルタイムデータ通信領域には、ダイナモメータの制御指令値や、アクチュエータの制御信号、およびセンサーからの計測値など、サイクリックなデータの送受信に用いる。この部分は、従来のデータ送受信と同じである。このリアルタイム通信領域とは別に、個別データ通信領域を設け、この領域を用いて機器の設定データなどを通信する。個別データ通信領域は、設定情報のほか、通信頻度の低い計測情報などの通信にも使用する。 Taking the dynamometer system as an example, the real-time data communication area in FIG. 1 is used for cyclic data transmission / reception such as dynamometer control command values, actuator control signals, and measured values from sensors. This part is the same as the conventional data transmission / reception. Separate from this real-time communication area, an individual data communication area is provided, and device setting data and the like are communicated using this area. The individual data communication area is used not only for setting information but also for communication such as measurement information with low communication frequency.
個別データ通信領域にもつ通信ヘッダには、任意のデータサイズを送信するために、送ろうとする全体のサイズ、現在送信しようとする開始位置、終了位置、連番、データの種別などを格納する。 In the communication header of the individual data communication area, in order to transmit an arbitrary data size, the total size to be transmitted, the start position, the end position, the serial number, the data type, etc. to be transmitted are stored.
図２は、送信側および受信側のサイクリック送受信処理のフローチャートを示す。送信側は、同図の（ａ）に示すように、通常のサイクリックデータ送信処理を行う。このサイクリックデータ送信処理において、機器の設定データなどの送信データ（個別データ）を個別データ通信領域のデータ領域に載せて送信する場合、同図の（ｂ）に示すように、送信しようとする個別データを、１回で送信可能なデータサイズに分割してデータ領域に書き込む（コピーする）と共に、前述のヘッダ情報も同時に書き込んで送信する（Ｓ１）。受信側は、サイクリックでない任意のタイミングで書き込まれた個別データを読み込んだら、読み込み完了フラグをセットする。送信側は、読み込み側の書き込み完了フラグが立つ（読み込み済み）まで待ち（Ｓ２）、未転送のデータが残っていたら（Ｓ３）、送信データの開始位置をデータサイズ分進め（Ｓ４）、次のデータを送信可能なサイズ分書き込むという繰り返し送信処理を行う。 FIG. 2 is a flowchart of cyclic transmission / reception processing on the transmission side and the reception side. The transmission side performs normal cyclic data transmission processing as shown in FIG. In this cyclic data transmission process, when transmitting transmission data (individual data) such as device setting data on the data area of the individual data communication area, transmission is attempted as shown in FIG. The individual data is divided into data sizes that can be transmitted at a time and written (copied) in the data area, and the above-mentioned header information is simultaneously written and transmitted (S1). When the receiving side reads the individual data written at an arbitrary timing that is not cyclic, the receiving side sets a reading completion flag. The transmission side waits until the write completion flag on the reading side is set (read) (S2). If untransferred data remains (S3), the transmission data start position is advanced by the data size (S4), and the next Repeated transmission processing is performed in which data is written for a transmittable size.
受信側は図２の（ｃ）に示すように、サイクリックデータの受信処理を行い（Ｓ５）、この受信データに個別データ通信領域に転送データが載せられている場合（Ｓ６）、通信ヘッダにもつ当該データの開始位置および終了位置に合わせてコピーする（Ｓ７）。この個別データの受信がデータの最後であれば（Ｓ８）、個別データの１回分の受信処理を終了する（Ｓ９）。 As shown in FIG. 2 (c), the reception side performs cyclic data reception processing (S5). When transfer data is placed in the individual data communication area (S6), the communication header displays The data is copied in accordance with the start position and end position of the data (S7). If the reception of the individual data is the last of the data (S8), the reception process for one time of the individual data is terminated (S9).
したがって、個別データは、それを一定量のデータに分割してサイクリックデータに載せて送信および受信する。これにより、任意のタイミングで任意のデータサイズのデータ送信を行うことができる。また、常時通信のデータサイズが一定となるため、個別データのデータ量に拘わらず、サイクリック通信の転送サイクルを変動させることはない。 Therefore, the individual data is transmitted and received by dividing it into a certain amount of data and placing it on the cyclic data. Thereby, data transmission of an arbitrary data size can be performed at an arbitrary timing. In addition, since the data size of constant communication is constant, the cyclic communication transfer cycle is not changed regardless of the amount of individual data.
また、サイクリック通信の機能を持つ通信方式であれば、他の通信媒体でも実現可能である。このため、通信媒体を変更した場合でもソフトウェアの変更は、通信媒体に依存したドライバ部分に限定されるため、移植性が高くなる。 Further, any communication system having a cyclic communication function can be realized by other communication media. For this reason, even when the communication medium is changed, the change of software is limited to the driver portion depending on the communication medium, so that portability is improved.
また、別途通信用ケーブルを用いる必要がないため、既存のサイクリック通信系をそのまま使用することができ、設備コストは変わらない。 In addition, since it is not necessary to use a separate communication cable, the existing cyclic communication system can be used as it is, and the equipment cost does not change.
１ マスターデバイス
２ スレーブデバイス
1
Claims (2)
サイクリック通信するデータ領域は、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設けたデータ構造とし、
前記送信デバイスは、サイクリックデータ送信処理に際して、前記個別データ通信領域に載せる個別データがある場合、この個別データを１回で送信可能なデータサイズに分割して前記データ領域に書き込むと共に、当該個別データの全体サイズ、現在送信しようとする開始位置、終了位置を前記通信ヘッダに書き込んで送信し、この送信を当該個別データの全サイズを送信するまで繰り返す手段を備え、
前記受信デバイスは、サイクリックデータ受信処理に際して、前記個別データ通信領域に個別データがある場合、当該データを前記開始位置と終了位置に合わせて受信し、この受信を当該個別データの全サイズを受信するまで繰り返す手段を備えたことを特徴とするデジタル・データ通信システム。 A digital data communication system for transmitting digital data from a transmitting device to a receiving device through a single communication path using a cyclic communication method,
The data area for cyclic communication has a data structure having a real-time data communication area, and an individual data communication area having a communication header area and an individual data area,
When there is individual data to be placed in the individual data communication area in the cyclic data transmission process, the transmitting device divides the individual data into data sizes that can be transmitted at one time and writes the data in the data area. The entire size of data, the start position to be transmitted now, and the end position are written in the communication header and transmitted, and this transmission is repeated until the entire size of the individual data is transmitted,
When there is individual data in the individual data communication area in the cyclic data reception process, the receiving device receives the data in accordance with the start position and the end position, and receives this reception for all sizes of the individual data. A digital data communication system comprising means for repeating until
サイクリック通信するデータ領域は、リアルタイムデータ通信領域と、通信ヘッダ領域と個別データ領域を持つ個別データ通信領域とを設けたデータ構造とし、
前記送信デバイスは、サイクリックデータ送信処理に際して、前記個別データ通信領域に載せる個別データがある場合、この個別データを１回で送信可能なデータサイズに分割して前記データ領域に書き込むと共に、当該個別データの全体サイズ、現在送信しようとする開始位置、終了位置を前記通信ヘッダに書き込んで送信し、この送信を当該個別データの全サイズを送信するまで繰り返す処理ステップを有し、
前記受信デバイスは、サイクリックデータ受信処理に際して、前記個別データ通信領域に個別データがある場合、当該データを前記開始位置と終了位置に合わせて受信し、この受信を当該個別データの全サイズを受信するまで繰り返す処理ステップを有することを特徴とするデジタル・データ通信方法。 A digital data communication method for transmitting digital data from a transmitting device to a receiving device through a single communication path by a cyclic communication method,
The data area for cyclic communication has a data structure having a real-time data communication area, and an individual data communication area having a communication header area and an individual data area,
When there is individual data to be placed in the individual data communication area in the cyclic data transmission process, the transmitting device divides the individual data into data sizes that can be transmitted at one time and writes the data in the data area. The entire data size, the start position to be transmitted now, and the end position are written in the communication header and transmitted, and this transmission is repeated until the entire size of the individual data is transmitted,
When there is individual data in the individual data communication area in the cyclic data reception process, the receiving device receives the data in accordance with the start position and the end position, and receives this reception for all sizes of the individual data. A digital data communication method comprising processing steps that are repeated until
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