JP2010183307A - ネットワーク構成の変更検出／復帰方式 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の監視局を不要にして、ネットワーク接続される端末装置の異常や削除によるネットワーク構成の変更を自動検出でき、かつネットワーク構成の自動復帰もできる。
【解決手段】トークンフレームは各ノード１〜６の状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドを持つ構成とし、各ノードは不実装スロットではトークンフレームをバイパスさせ、スロットレジスタにはトークンフレームにもつ全スロット分のノードの状態情報を格納し、送信スロットカウンタではスロット情報の位置を特定し、マルチプレクサでは不実装スロットのスロット情報にはデータ「０」を選択し、自スロット番号のときは自スロット情報を選択し、これら以外の場合はスロットレジスタに保持しているスロット情報を選択してトークンフレームに書き込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の端末装置をリング形状のバスで接続し、端末装置間のデータ通信をトークンパッシング方式で行なう通信システムに係り、特に端末装置の異常発生やネットワークからの削除におけるネットワーク構成の変更検出／復帰方式に関する。

この種の通信システムは、プラントの監視制御システムやオートメーション工場の工程集中管理システムなど、ＰＬＣなどで構成する複数の端末装置をＬＡＮ接続した多種多様の制御システムで採用されている。

端末装置（ノード）間の通信方式としては、伝送路上にトークンを巡回させ、ノードの送信権をトークンによって遷移させるトークンパッシング方式が一般的である。このトークンパッシング方式による通信システムにおいて、端末装置に異常が発生した場合や追加、削除が発生した場合にも他の健全装置間で通信機能を確保することが要望される。

特許文献１では、ノード構成を監視する親局を設け、親局でトークン巡回変更情報の設定があるか判定し、変更があるときには親局がトークン巡回情報を作成し、それを全ての子局（端末装置）に送信すると共にトークンを送信することにより、親局からネットワークの接続形態を適宜変更する方式としている。各子局は親局からのトークン巡回情報を受けることでトークンの送信元、送信先を認識する。

特許文献２では、トークンの送信時に、自ステーションの情報を付加してトークンをネットワーク上に一巡させ、このトークンを受信したステーションは次ステーションの状態を確認し、トークンの送信先を決定する。また、トークンの受信でトークンの送信先に異常が発生したことが判明したとき、当該異常ステーションをパスして次の健全ステーションにトークンの送信を行う。

特開平８−７９２８３号公報 特開２００４−８８３１０号公報

通信システムのノード構成を動作中に変更した場合、特許文献１では監視局になる親局が構成変更を検出し、変更したノード情報を各局に送信し、各局でノード構成を更新できる。しかし、監視局が故障した場合や監視局を通信システムから削除した場合、監視局が存在しなくなることで、全局でノード構成が更新できなくなる。ノード構成が更新できないことによってトークン巡回情報が不正になり、システム全体で通信不可になる。

この点、特許文献２では監視局に相当するものを不要にし、各ステーション自体が個別に異常検出と送信先ステーションを判断するため、ステーションに異常が発生した場合や追加、削除が発生した場合にも他の健全ステーション間で通信機能を確保することができる。

しかし、特許文献２では、異常が発生したステーションが健全なステーションに変更された場合や削除されたステーションを復帰させた場合、これら状態変化を自動検出してネットワーク構成を元の状態に復帰させることができない。

本発明の目的は、従来の監視局を不要にして、ネットワーク接続される端末装置の異常や削除によるネットワーク構成の変更を自動検出でき、かつネットワーク構成の自動復帰もできるネットワーク構成の変更検出／復帰方式を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、トークンフレームは各ノードの状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドを持つ構成とし、各ノードは削除された不実装スロットまたは異常発生したノードが実装されているスロットではトークンフレームをバイパスさせ、スロットレジスタでは全スロット分のノードの状態情報を格納し、送信スロットカウンタではスロット情報の位置を特定し、マルチプレクサでは送信スロットカウンタのカウント値が送信元スロット番号から自スロット番号までの間ではデータ「０」を選択し、送信スロットカウンタのカウント値が自スロット番号と等しい時は自スロット情報を選択し、これら以外の場合はスロットレジスタに保持しているスロット情報を選択してトークンフレームに書き込むこととしたもので、以下の方式を特徴とする。

（１）複数の端末装置（ノード）をリング形状のバスで接続し、端末装置間のデータ通信をトークンフレームの巡回で行なうトークンパッシング方式の通信システムにおいて、
トークンフレームは、各端末装置の自スロット番号を指定する送信元スロット番号フィールドと、各ノードの状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドとを持つ構成とし、
各ノードは、
削除された不実装スロットまたは異常発生したノードが実装されているスロットでは、トークンフレームをバイパスさせることで伝送路のリング形状を確保する手段と、
上流ノードからトークンフレームを受信したときに、トークンフレームのデータフィールドに書き込まれた全スロット分のノードの状態情報を格納するスロットレジスタと、
トークンフレームのデータフィールドに書き込まれたスロット情報数のカウント動作によって、データフィールドに書き込まれたスロット情報の位置を特定する送信スロットカウンタと、
前記送信スロットカウンタのカウント値が前記送信元スロット番号から自スロット番号までの間ではデータ「０」を選択し、送信スロットカウンタのカウント値が自スロット番号と等しい時は自スロット情報を選択し、これら以外の場合は前記スロットレジスタに保持しているスロット情報を選択してトークンフレームに書き込むマルチプレクサと、
を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、トークンフレームは各ノードの状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドを持つ構成とし、各ノードは削除された不実装スロットまたは異常発生したノードが実装されているスロットではトークンフレームをバイパスさせ、スロットレジスタでは全スロット分のノードの状態情報を格納し、送信スロットカウンタではスロット情報の位置を特定し、マルチプレクサでは送信スロットカウンタのカウント値が送信元スロット番号から自スロット番号までの間ではデータ「０」を選択し、送信スロットカウンタのカウント値が自スロット番号と等しい時は自スロット情報を選択し、これら以外の場合はスロットレジスタに保持しているスロット情報を選択してトークンフレームに書き込むこととしたため、従来の監視局を不要にして、ネットワーク接続される端末装置の異常や削除によるネットワーク構成の変更を自動検出でき、かつネットワーク構成の自動復帰もできる効果がある。

また、通信端末はスロットレジスタとマルチプレクサおよび送信スロットカウンタを設けることで実現され、特許文献１のような複雑な通信手順を不要とする。さらに、特許文献２では実現できないネットワーク構成の自動復帰処理もできる。

本発明の実施形態を示すネットワーク構成図。 トークンフレームの構成図。 トークンフレームの入出力処理部の構成図。

図１は、本発明の実施形態を示すネットワーク構成図である。複数の端末装置（ノード）１〜６はリング形状の伝送路で接続され、トークンを左側ノードから受け、右側ノードに送信する時計回りで巡回させる。各ノードにはスロット番号を割り振り、左端から右に向かって昇順に割り振る。

各ノードは、伝送路にトークンフレームまたはデータフレームを巡回させ、トークンフレームを検出したとき、その受信終了後にトークンフレームを送信することで伝送路上には１つのトークンのみを巡回させる。また、データ送信をするノードは、トークンフレーム受信終了後にデータフレームを送信し、この送信後にトークンフレームを送信する。

また、ノードが削除された不実装スロット（図示ではスロット番号４）または異常発生したノードが実装されているスロットは、トークンフレームをバイパスさせることで伝送路のリング形状は確保する。これによって、各ノードでのトークン巡回情報は特に必要無くトークンを巡回可能にする。

ここで、各ノードの状態情報は、トークンフレームのデータフィールドに格納し、トークンフレームが各ノードを巡回することで各ノードの状態を個々のノードで管理し、ノードの異常発生やネットワークからの削除におけるネットワーク構成の変更を自動検出およびネットワーク構成の自動復帰を可能にする。

図２にトークンフレームの構成を示す。図２では図１と同様に例としてスロット数を１〜６としている。このトークンフレームは、前後に送信元ノードと送信先ノードの同期用とするフラグと、当該フレームがデータフレームかトークンフレームかの種別を指定するコマンド種別フィールドと、送信元の端末装置が自スロット番号を指定する送信元スロット番号フィールドと、データフレームの場合にデータ送信先（宛先）スロット番号を指定する送信先スロット番号フィールドと、各ノードの状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドとで構成する。なお、データフレームの場合は、データフィールドに送信データを書き込む。

図３はノードＮ（Ｎ ＝１、２、…、６）に設けたトークンフレームの入出力処理部の構成を示す。スロットレジスタＲは、上流ノードからトークンフレームを受信したときに、トークンフレームのデータフィールドに書き込まれた全スロット分のノードの状態情報を格納する。各スロットの状態情報は、同図中に例を示すように、先頭の２つのフラグビットで重故障発生と軽故障発生の有無を指定し、次の複数ビットで任意情報を書き込み、最後尾にモジュール種類を書き込む。

マルチプレクサＭＰＸは、３つの情報を切り換えてトークンフレームに書き込み、このトークンフレームを下流ノードに巡回させる。この情報の切り換えは、データ「０」と、自スロット情報とスロットレジスタＲに保存されるスロット情報のいずれかとする。送信スロットカウンタＣは、トークンフレームのデータフィールドに書き込まれたスロット情報数のカウント動作によって、データフィールドに書き込まれたスロット情報の位置を特定し、マルチプレクサＭＰＸが自スロット情報をトークンフレームに書き込むときの切り換えを行う。

マルチプレクサＭＰＸによるデータ切り換えを説明する。まず、送信スロットカウンタＣのカウント値が受信したトークンフレームの送信元スロット番号（上流のノードのスロット番号）から自スロット番号までの間ではデータ「０」を選択し、自ノードよりも上流のノードに空きスロットがある場合はその状態情報を全ビット「０」にする。例えば、ノードＮの１つ上のノード（Ｎー１）が空きスロットとなっている場合、トークンフレームの送信元スロット番号は（Ｎ−２）となり、送信スロットカウンタＣのカウント値が（Ｎ−１）のときはデータフィールドのスロット番号（Ｎー１）のフィールドにデータ「０」を書き込む。次に、送信スロットカウンタＣのカウント値が自スロット番号と等しい時は「自スロット情報」を選択する。これら２つ以外の場合は、保持しているスロット情報（スロットレジスタＲの内容）を選択する。

これにより、トークンフレームのデータフィールドに書き込まれるスロット情報は、空きスロット（不実装スロット）の情報は全ビット「０」となり、実装スロットは「０」以外の任意のパターンになる。この仕組みで動作中にノード構成が変化しても、例えば異常発生したノードや削除されたノードが空きノードとして検出され、トークンが１周回することで全ノードにおいて状態情報を更新できる。また、異常発生したノードや削除されたノードが復帰した場合、トークンが１周回することで、当該ノードの状態情報がデータ「０」から自スロット情報に切り換えられ、ネットワーク構成の自動復帰ができる。

したがって、本実施形態では、監視局を必要とすることなく、トークン巡回情報および各ノードの状態情報を管理することができ、特にネットワーク接続される端末装置の異常や削除によるネットワーク構成の変更を自動検出でき、かつネットワーク構成の自動復帰もできる。

１〜６ ノード
Ｒ スロットレジスタ
ＭＰＸ マルチプレクサ
Ｃ 送信スロットカウンタ

Claims (1)

1. 複数の端末装置（ノード）をリング形状のバスで接続し、端末装置間のデータ通信をトークンフレームの巡回で行なうトークンパッシング方式の通信システムにおいて、
   トークンフレームは、各端末装置の自スロット番号を指定する送信元スロット番号フィールドと、各ノードの状態情報をスロット番号順に書き込んだデータフィールドとを持つ構成とし、
   各ノードは、
   削除された不実装スロットまたは異常発生したノードが実装されているスロットでは、トークンフレームをバイパスさせることで伝送路のリング形状を確保する手段と、
   上流ノードからトークンフレームを受信したときに、トークンフレームのデータフィールドに書き込まれた全スロット分のノードの状態情報を格納するスロットレジスタと、
   トークンフレームのデータフィールドに書き込まれたスロット情報数のカウント動作によって、データフィールドに書き込まれたスロット情報の位置を特定する送信スロットカウンタと、
   前記送信スロットカウンタのカウント値が前記送信元スロット番号から自スロット番号までの間ではデータ「０」を選択し、送信スロットカウンタのカウント値が自スロット番号と等しい時は自スロット情報を選択し、これら以外の場合は前記スロットレジスタに保持しているスロット情報を選択してトークンフレームに書き込むマルチプレクサと、
   を備えたことを特徴とするネットワーク構成の変更検出／復帰方式。

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