JP2010287959A - 同期通信システム、通信装置および同期通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な手段により同一の伝送路にて異なる同期周期で通信を行うことを可能とし、また指令データの受信から指令実行までの遅れを少なくし、同一伝送周期で動作するスレーブ間を効率よく同期させる手段を提供する。
【解決手段】第１通信装置は、第２通信装置の属する同期周期情報を通知する手段と、設定された周期で同期フレームをブロードキャストする手段と、同期フレームを受信後に同期処理をするべき第２通信装置グループを指定する情報を付加する手段を備え、第２通信装置は、同期周期情報を記憶する手段と、同期フレーム受信時に自グループ宛てかどうかを判定する手段と、同期周期タイマをリロードする手段と、同期周期タイマの値が割込みタイミングの値と一致すると、割込み信号を出力する手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送路に接続されたマスタ−スレーブが１対Ｎで通信を行う同期通信システムに関し、特に同一の伝送路にて異なる同期周期で通信を行う同期通信システムと、そのための通信装置および同期通信方法に関する。

一般に製造システムでは、１台のコントローラ等の制御機器がマスタとなり、複数台のセンサ、リレーおよびサーボドライブ等の機器がスレーブとなり、マスタとスレーブが周期的に指令データと応答データの交換を行って制御している。指令データと応答データは各機器間を接続する伝送路を介してマスタ−スレーブ間で送受信される。このようなシステムにおいて、工作機械やチップマウンタ等のモーション制御システムでは、マスタからの指令データを複数のスレーブが一斉に同期して処理することが要求される。このような同期通信システムでは、１台のマスタが同一伝送路上に接続された複数台のスレーブ各々に対し指令データを送信する。またマスタはスレーブに対し同期フレームをブロードキャストし、各スレーブが同期フレーム受信タイミングで指令データを取り込むことで、同期動作を行う。（例えば、特許文献１参照）
この従来のシステムでは、ブロードキャストされた同期フレームを伝送路に接続された全スレーブが一斉に受信するため、一つの伝送路上の全ての機器で同期周期が同じになる。しかし、システムによっては異なる制御周期を持つスレーブが混在するものがある。例えばロボットの腕を制御するような場合、制御周期が速いトルク制御を行うハンドユニットと、制御周期が遅い位置制御を行う腕ユニットがある。これらを同一の伝送路に接続して１台のコントローラで制御する場合、従来は同期周期は制御周期の速い方に合わせなければならず、遅い周期でよいものまで速い周期で制御することになり、コントローラに余分な負荷が掛かってしまうという問題があった。

この問題に対し、特許文献２の同期通信システムでは、マスタが自局に登録された送信先アドレステーブルに従った順序で同期フレームの送信先アドレスを変えて送信し、スレーブは自局の同期アドレス登録テーブルに登録されたアドレス宛ての同期フレームのみ受信することで、一つの伝送路上で同期周期の異なるスレーブを制御するようにしている。図１３は特許文献２の従来の方法を適用した場合の同期通信システムのタイムチャートである。図１３においてＳは同期フレームを表す。ここでは、スレーブ１が５００ｕｓ周期で同期フレームを受信し、スレーブ２，３が１２５ｕｓ周期で同期フレームを受信している。

特公平６−１９６６０号公報 特開２００５−２２９３２２号公報

しかしながら、特許文献２が開示する手段では、異なる同期周期の種類が増加すると、マスタの送信先アドレステーブルとスレーブの同期アドレス登録テーブルが複雑になる。またスレーブでは同期アドレス登録テーブル分のアドレスフィルタが必要であり、受信回路が複雑になることが考えられる。また、一般的には通信割込み出力のタイミングで指令データを一斉取得するので、例えば図１３のスレーブ１では、指令データを５００ｕｓの周期前半に受信した場合、次の同期フレームを受信するまで指令データの処理が待たされ、効率が悪い。
本発明は、特許文献２に記載の発明の改善に係るものであって、簡潔な手段により同一の伝送路にて異なる同期周期で通信を行うことを可能とし、また指令データの受信から指令実行までの遅れを少なくし、同一伝送周期で動作するスレーブ間を効率よく同期させる手段を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、をそれぞれ有する１台の第１通信装置と複数台の第２通信装置が同一の伝送路に接続され、前記第１通信装置がマスタとして前記複数台の第２通信装置を同期して動作させる指令を出力し、前記複数台の第２通信装置はスレーブとして前記第１通信装置の指令により動作する同期通信システムにおいて、前記第１通信装置は、同期通信開始前に同一の伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置それぞれに、該第２通信装置の属する同期周期グループ情報と、同期周期と、割込みタイミング値を同期周期情報通知フレームにより通知する手段と、前記演算処理部により設定された周期で同期フレームをブロードキャストする手段と、前記同期フレームに該同期フレームを受信後に同期処理をするべき第２通信装置グループを指定する同期処理実行グループ情報を付加する手段を備え、前記第２通信装置は、同期周期を作り出す同期周期タイマと、前記第１通信装置から通知された前記同期周期グループ情報と、前記同期周期と、前記割込みタイミング値とを記憶する手段と、前記同期フレーム受信時に自グループ宛てかどうかを判定する手段と、自グループ宛ての前記同期フレーム受信時に前記同期周期タイマをリロードする手段と、前記同期周期タイマの値が前記割込みタイミングの値と一致すると、前記演算処理部に割込み信号を出力する手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、を有し、マスタとして同一伝送路に接続された複数台のスレーブの通信装置を同期させて制御する通信装置において、同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期情報を格納した個別情報記憶部を備え、前記通信制御部は、伝送路から自局宛てのデータを受信する受信制御部と、自局からの送信データを伝送路へ送出する送信制御部と、自局が管理する同期周期グループを設定する同期周期グループ情報設定部と、を備え、前記送信制御部は、前記同期周期グループ情報設定部の情報を基に同期フレームに同期処理実行グループ情報を付加して該同期フレームを作成する同期フレーム作成部と、前記同期フレームを送信する基本周期を作り出す基本周期タイマと、を備え、前記基本周期タイマは、前記演算処理部より設定された値でタイムアップを繰り返し、タイムアップのタイミングを前記同期フレーム作成部に通知することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の通信装置において、前記基本周期タイマには、同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期周期の公約数を設定することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２記載の通信装置において、前記個別情報記憶部は、同一伝送路に接続された前記スレーブの通信装置の台数分の領域を持ち、各領域には、同期グループを表す同期周期グループ情報の領域と、同期周期を表す同期周期の領域と、割り込みタイミングの値を表す割込みタイミングの領域と、を備えることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、を有し、マスタからの指令を受けてスレーブとして動作する通信装置において、前記通信制御部は、伝送路から自局宛てのデータを受信する受信制御部と、自局からの送信データを伝送路へ送出する送信制御部と、マスタの通信装置から通知された同期情報を記憶する同期情報格納部と、同期周期を作り出す同期周期タイマと、割込みタイミングを通知されると前記演算処理部に割込み信号を出力する同期割込み発生部と、を備え、前記受信制御部は、同期フレーム検出時に該同期フレームが自局の属する同期周期グループ宛てであるかどうかを判定する同期フレーム受信判定部を備え、前記同期周期タイマは、前記同期情報格納部に設定された同期周期でタイムアップを繰り返し、前記同期情報格納部に設定された割込みタイミング値になるとそのタイミングを前記同期割込み発生部を経由して前記演算処理部に通知することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の通信装置において、前記同期情報格納部は、同期周期グループ情報を格納する自局グループ情報領域と、割込みタイミングの値を格納する自局割込みタイミング値領域と、を備えることを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、送受信データを制御する通信制御部と、当該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して当該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部とをそれぞれ有する１台の第１通信装置と複数台の第２通信装置が同一の伝送路に接続され、前記第１通信装置がマスタとして前記複数台の第２通信装置を同期して動作させる指令を出力し、前記複数台の第２通信装置はスレーブとして前記第１通信装置の指令により動作する同期通信システムにおける同期通信方法において、前記第１通信装置に、同一伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置の同期情報を格納した個別情報記憶部と、同期フレームを送信する基本周期を作り出す基本周期タイマと、自局が管理する同期周期グループを設定する同期周期グループ情報設定部と、を備え、前記第２通信装置に、同期周期を作り出す同期周期タイマを備え、前記第1通信装置は、同期通信開始前に自局の管理する同期周期グループを、前記個別情報記憶部に格納された情報を基に前記同期周期グループ情報設定部に設定するステップと、前記同期フレームを送信する基本周期を、前記個別情報記憶部に格納された情報を基に前記基本周期タイマに設定するステップと、同一の伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置それぞれに、前記第２通信装置の属する同期周期グループ情報と、同期周期と、割込みタイミング値とを同期周期情報通知フレームにより通知するステップと、前記基本周期タイマをスタートさせて同期通信を開始するステップと、前記同期フレームの同期処理実行グループ情報領域を設定するステップと、基本周期ごとに前記同期フレームを送信するステップと、前記各第２通信装置グループごとの同期周期に合わせた指令データ／応答データの送受信を繰り返し行うステップを実行し、前記第２通信装置は、同期通信開始前に前記第１通信装置から同期周期情報通知フレームを受信するステップと、同期周期情報通知フレームに格納された同期周期グループ情報と、割込みタイミング値とを内部に格納するステップと、同期周期を前記同期周期タイマに設定するステップと、前記同期周期タイマをスタートさせ同期通信を開始するステップと、自局が属するグループ宛ての前記同期フレームを受信した場合に前記同期周期タイマをリロードするステップと、自局宛ての指定データを受信した場合に応答データを送信するステップを実行することを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の同期通信方法において、前記基本周期タイマには、同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期周期の公約数を設定することを特徴とするものである。

本発明によると、１台の第１通信装置と複数台の第２通信装置が同一の伝送路に接続された同期通信システムにおいて、同期周期情報通知フレームに同期周期グループ情報を持つことにより第２通信装置をグループ分けし、それぞれのグループに対して異なる同期周期を割り当てることが可能となるため、簡潔な手段により同一の伝送路にて異なる同期周期で通信を行うことが可能となる。また、各グループごとに任意のタイミングで同期割込みを一斉に出力することができ、指令データの受信から指令処理開始までの遅れを最小に抑えることができ、同一伝送周期で動作するスレーブ間を効率よく同期させることができる。

本発明の同期通信システムの構成を示すブロック図 本発明の同期通信システムで使用するデータフォーマットの例 個別情報記憶部の構成例 同期周期グループ情報設定部の構成例 同期情報格納部の構成例 本発明の同期通信システムの構成例 本発明の同期通信システムのフレーム伝送のタイムチャートの例 本発明の同期通信システムのフレーム伝送と割込みタイミングのタイムチャートの例 本発明の第１通信装置の初期化手順を示すフローチャート 本発明の第１通信装置の同期通信手順を示すフローチャート 本発明の第２通信装置の初期化手順を示すフローチャート 本発明の第２通信装置の同期通信手順を示すフローチャート 従来の方法を適用した同期通信システムのタイムチャートの例

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の同期通信システムの構成を示すブロック図である。
図１では第１通信装置１と第２通信装置２が伝送路３によって相互に接続されている。図１には伝送路３には１台の第２通信装置２のみ記載しているが、複数の第２通信装置２が接続されているものとする。ここで第１通信装置１はマスタとして複数台の第２通信装置２を同期して動作させる指令を出力する。また、複数台の第２通信装置２はスレーブとして第１通信装置の指令により動作する。
図１の第１通信装置１は送受信データを制御する通信制御部１０と、通信制御部１０が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して通信制御部１０へ送信要求を行う演算処理部１１と、同一伝送路上に接続された複数台の第２通信装置２の同期情報を格納した個別情報記憶部１２を備えている。
また、通信制御部１０は、伝送路３から受信したデータを演算処理部１１へ転送する受信制御部１００と、演算処理部１１が作成した送信データを伝送路３へ転送する送信制御部１０１と、演算処理部１１が、伝送路３に接続された複数台の第２通信装置により構成される同期周期グループを設定するときに使用する同期周期グループ情報設定部１０２を備えている。
更に、送信制御部１０１は、同期周期グループ情報設定部１０２の情報を基に後述の同期フレームを作成する同期フレーム作成部１０１０と、同期フレームを送信する基本周期を作り出す基本周期タイマ１０１１を備える。基本周期タイマ１０１１は、演算処理部１１により設定された周期でタイムアップする。通信制御部１０は基本周期タイマ１０１１がタイムアップを検出すると、同期フレーム作成部１０１０が作成した同期フレームを伝送路に送出し、その後同期フレーム作成部１０１０は次タイムアップ時に送信する同期フレームを作成する。

図１の第２通信装置２は送受信データを制御する通信制御部２０と、通信制御部２０が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して通信制御部２０へ送信要求を行う演算処理部２１を備えている。
また、通信制御部２０は、伝送路３から受信したデータを演算処理部２１へ転送する受信制御部２００と、演算処理部２１が作成した送信データを伝送路３へ転送する送信制御部２０１と、第１通信装置１から送信された、後述する同期周期情報通知フレームに格納された情報を記憶する同期情報格納部２０２と、同期周期を作り出す同期周期タイマ２０３と、同期割込み発生部２０４を備えている。
同期周期タイマ２０３は、同期周期情報通知フレーム受信時に、フレーム内の同期周期領域３０７（図２）に格納された値（タイマ上限値）を受信制御部２００により設定されるカウントダウンタイマである。同期周期タイマ２０３は受信制御部２００から出力された同期フレーム受信信号を検出するとタイマをタイマ上限値に設定（リロード）し、また同期情報格納部２０２に格納された割込みタイミング値になると割込みタイミング信号を出力する。同期割込み発生部２０４は、同期周期タイマ２０３からの割込みタイミング信号を検出すると演算処理部２１へ割込み信号を出力する。
更に、受信制御部２００は、同期フレーム受信判定部２０００を備える。同期フレーム受信判定部２０００は同期フレーム受信処理時に同期フレーム内の同期処理実行グループ情報領域３０４（図２）をチェックし、自局の属するグループ宛でない場合は同期フレームを破棄し、自局グループ宛であった場合は同期周期タイマ２０３へ同期フレーム受信信号を出力する。

ここで、通信装置間で送受信に使用するデータのフォーマットについて説明する。
図２は本発明の同期通信システムで使用するデータフォーマットの例である。
図２の（ａ）（ｂ）は、第１通信装置１が送信する同期フレームおよび同期周期情報通知フレーム、（ｃ）は第１通信装置１が第２通信装置２へ送信する指令フレームおよび第２通信装置２が第１通信装置１へ送信する応答フレームの例である。これらのフレームには共通して、送信先アドレス３００、送信元アドレス３０１、制御コード３０２、データ長３０３に加えて伝送データの誤りを検出するＣＲＣ３０５がある。本例では、制御コード３０２にてフレームを識別する。
同期フレームの送信先アドレス３００にはブロードキャストアドレスを格納する。同期フレームは前述のように、第１通信装置１の送信制御部１０１により基本周期タイマ１０１１の周期ごとに送信され、その際同期処理実行グループ情報領域３０４は、同期フレーム受信後に同期処理をするべき第２通信装置グループに対応したｂｉｔの値が１となっている。
同期周期情報通知フレームは、第１通信装置１より同期通信前に各第２通信装置２に送信される。同期周期グループ情報領域３０６、同期周期領域３０７、割込みタイミング値領域３０８には、個別情報記憶部１２の値が格納され、送信される。
指令フレームは各グループの同期周期に合わせて第１通信装置１より送信され、応答フレームは第２通信装置２が指令フレームを受信した直後に第２通信装置２より送信される。

次に第１通信装置１の個別情報記憶部１２の詳細について説明する。
図３は個別情報記憶部１２の構成例である。
個別情報記憶部１２は、第２通信装置１情報領域から第２通信装置ｎ情報領域までのｎ個の領域を備え（ｎは伝送路３に接続された第２通信装置の台数）、更に第２通信装置ｍ情報領域（ｍは１〜ｎまでの任意の数）は同期周期グループ情報１２ｍ０と、同期周期１２ｍ１と、割込みタイミング１２ｍ２とで構成される。同期周期グループ情報１２ｍ０は、１６ｂｉｔのデータで構成される。ｂｉｔ０からｂｉｔ１５にはそれぞれグループ０からグループ１５を割り付け、ｂｉｔの値が０の場合そのグループは無効であり、値が１の場合そのグループは有効であるとする。グループ０は全ての同期フレーム受信に対し同期割込みを発生するグループであり、グループ１は同期フレーム受信２回に１回同期割込みを発生するグループ、グループ２は同期フレーム受信３回に１回同期割込みを発生するグループ、以下同様にしてグループ１５は同期フレーム受信１６回に１回同期割込みを発生するグループであるとする。同期フレームは基本周期タイマ１０１１がタイムアップするごとに送信される為、基本周期の１倍から１６倍の周期で同期割込みを発生する１６種類のグループを設定できる。同期周期グループ情報１２ｍ０には、第２通信装置ｍが属するグループに対応したｂｉｔの値を１に設定する。ここでは同期周期グループ情報１２ｍ０は１６ｂｉｔとしたが、ｂｉｔ長はこれに限定されるものではない。
同期周期１２ｍ１には第２通信装置ｍの同期周期が格納されている。演算処理部１１が基本周期タイマ１０１１に設定する値は、全ての同期周期領域１２ｍ１の値の公約数とする。例えば、同期周期領域１２ｍ１に１２５ｕｓ、５００ｕｓ、１０００ｕｓが設定されている場合、基本周期タイマ１０１１には１２５ｕｓを設定し、また、２００ｕｓ、３００ｕｓ、５００ｕｓが設定されている場合は１００ｕｓを設定する。
割込みタイミング値１２ｍ２には第２通信装置ｍの割込みタイミングの値が格納されている。割込みタイミングの値は、例えば第２通信装置ｍの属するグループへの指令／応答フレームの送受信が全て終了した直後のタイミングを設定する（図８参照）。
前述した同期周期情報通知フレームの同期周期グループ情報領域３０６、同期周期領域３０７、割込みタイミング値領域３０８には、それぞれ同期周期グループ情報１２ｍ０、同期周期１２ｍ１、割込みタイミング１２ｍ２が格納され送信される。
また、個別情報記憶部１２の情報は、本システム設計者により同期通信開始前に予め設定されているものとする。

次に第１通信装置１の通信制御部１０の同期周期グループ情報設定部１０２の詳細を説明する。
図４は同期周期グループ情報設定部１０２の構成例である。同期周期グループ情報設定部１０２は、同期周期グループ情報１２ｍ０と同じｂｉｔ構成になっており、同期周期グループ情報１２１０から同期周期グループ情報１２ｎ０の論理和演算結果が設定される。例えば、基本周期タイマ１０１１に１２５ｕｓを設定し、伝送路３に同期周期１２５ｕｓの第２通信装置グループと同期周期５００ｕｓの同期周期グループが存在している場合、同期周期グループ情報設定部１０２のｂｉｔ０とｂｉｔ３の値が１に設定され、その他のｂｉｔの値は０に設定される。また同期フレーム作成部１０１０はこの同期周期グループ情報設定部１０２に設定されたｂｉｔ情報を基に同期フレーム内の同期処理実行グループ情報領域３０４に設定する。例えば、前述のように同期周期グループ情報設定部１０２のｂｉｔ０とｂｉｔ３の値が１で、その他のｂｉｔの値が０の場合、同期処理実行グループ情報領域３０４のｂｉｔ０には同期フレーム作成ごとに１を設定し、ｂｉｔ３には４フレーム作成ごとに１を設定し、その他のｂｉｔの値は常に０にする。

次に第２通信装置２の同期情報格納部２０２の詳細を説明する。
図５は同期情報格納部２０２の構成例である。
同期情報格納部２０２は、同期周期情報通知フレーム内の同期周期グループ情報領域３０６の情報を格納する自局グループ情報領域２０２０と、割込みタイミング値領域３０８の情報を格納する自局割込みタイミング値領域２０２１を備える。自局グループ情報領域２０２０は、同期周期グループ情報設定部１０２と同じｂｉｔ構成を持ち、同期フレーム受信判定部２０００は、同期フレーム受信処理時に同期フレーム内の同期処理実行グループ情報領域３０４と自局グループ情報領域２０２０のｂｉｔ論理積演算を行い、演算結果が０でない場合に自局の属するグループ宛の同期フレームを受信したと判定する。

次に本発明の同期通信システムの構成例とデータ伝送と割込み実行のタイミングについて説明する。
図６は本発明の同期通信システムの構成例である。
本例では５台の通信装置が伝送路３に接続されている。図６で示している第１通信装置１が図１で示した第１通信装置１と同様のブロック図からなり、第２通信装置６１〜６４が図１で示した第２通信装置２と同様のブロック図からなる。第１通信装置１をコントローラ、第２通信装置６１〜６４をサーボドライブとすれば、図６の同期通信システムは工作機械やチップマウンタ等のモーション制御システムとみなすことができる。なお、図６では第１通信装置１を伝送路の末端となるように接続しているが、伝送路の途中に接続しても良い。

次に、データ伝送のタイミングと割込み実行について説明する。
図７は本発明の同期通信システムのフレーム伝送のタイムチャートの例である。また、図８は本発明の同期通信システムのフレーム伝送と割込みタイミングのタイムチャートの例である。ここでは、図６と同様に１台の第１通信装置１と４台の第２通信装置６１〜６４が接続されているものとする。以下、図７、図８では、第１通信装置１をコントローラ、第２通信装置６１〜６４をサーボドライブであるとみなしている。
また、図７、図８でＳは同期フレームを表す。１Ｃ〜４Ｃは第１通信装置から第２通信装置６１〜６４への指令データを表す。同様に１Ｒ〜４Ｒは第２通信装置６１〜６４から第１通信装置１への応答データを表す。
図７では、４台の第２通信装置６１〜６４が、同期通信開始前に予め同期周期情報通知フレームにより、第２通信装置６１、６２がグループ０に、第２通信装置６３、６４がグループ１にそれぞれ割り付けられ、グループ０が第１通信装置の基本周期（同期周期Ａ）に同期し、グループ１が基本周期の２倍に同期している（同期周期Ｂ）。
まず第１通信装置１より、同期処理実行グループ情報領域３０４のｂｉｔ０とｂｉｔ１の値が１でその他のｂｉｔが０である同期フレームが送信される。この同期フレームは第２通信装置６１〜６４全局で受信される。続けて第１通信装置１と第２通信装置６１〜６４の間で順次指令／応答フレームの送受信が行われる。その後同期周期Ａだけ経過後に、第１通信装置１より同期処理実行グループ情報領域３０４のｂｉｔ０の値が１でその他のｂｉｔが０である同期フレームが送信される。この同期フレームも第２通信装置６１〜６４全局で受信される。続けて第１通信装置１と第２通信装置６１、６２の間で順次指令／応答フレームの送受信が行われる。しかし、第１通信装置１と第２通信装置６３、６４との間では指令／応答フレームの送受信は行われない。以下、同様のシーケンスを繰り返す。

次に割込み実行タイミングについて説明する。
なお、この説明では例えば指令フレームは指令データとして位置指令を格納していて、第２通信装置はこれを取り込みサーボ制御を行うものとする。
図８では、同期通信開始前に予め同期周期情報通知フレームにより、第２通信装置６１、６２に割込みタイミング０と同期周期Ａ（図７）が、第２通信装置６３、６４に割込みタイミング１と同期周期Ｂ（図７）がそれぞれ設定されている。第２通信装置６１、６２は、同期フレーム受信時にそれぞれの同期周期タイマ２０３（図１）が同時にリロードされ、タイマスタートする。その後、同期周期タイマ２０３の値が割込みタイミング０と一致すると同期割込みが同時に出力され、それを起点にサーボ制御を開始する。割込みタイミング０の値を、コントローラ（第１通信装置１）からの指令フレームを第２通信装置６１、６２の両方が受信する直後に設定すれば、グループ０の第２通信装置は次の自グループ宛の同期フレーム受信を待ち合せることなく指令データを一斉に取り込むことができる。同期周期タイマ２０３は同期フレームを受信する度にリロードされ、同期割込み出力は常にグループ内で同期する。
第２通信装置６３、６４に関しては、同期周期Ａ（図７）ごとに同期フレームを受信するが、同期周期２回に１回のみ同期周期タイマ２０３（図１）が同時にリロードされ、タイマスタートする。その後、同期周期タイマ２０３の値が割込みタイミング１と一致すると同期割込みが同時に出力され、それを起点にサーボ制御を開始する。割込みタイミング１の値を、上記と同様に指令フレームを第２通信装置６３、６４の両方が受信する直後に設定すれば、グループ１の第２通信装置も次の自グループ宛の同期フレーム受信を待ち合せることなく最速で指令データを一斉に取り込むことができる。

次に各通信装置の初期化と通信手順についての詳細を説明する。
まず、第１通信装置１の初期化手順について説明する。
図９は本発明の第１通信装置１の初期化手順を示すフローチャートである。
第１通信装置１の演算処理部１１は、ステップＳ１０１で予め個別情報記憶部１２に格納された各第２通信装置の同期周期グループ情報１２ｍ０（ｍは１からｎまでの整数、ｎは伝送路に接続された第２通信装置の台数）の値の全てに対し論理和演算を行い、その結果を同期周期グループ情報設定部１０２に設定する。次にステップＳ１０２で、演算処理部１１が基本周期タイマ１０１１に、同期周期１２ｍ１の値の公約数を基本周期として設定する。次にステップＳ１０３で、演算処理部１１が第２通信装置ｍに対し個別情報記憶部１２に格納された同期周期グループ情報１２ｍ０、同期周期１２ｍ１、割込みタイミング１２ｍ２を同期周期グループ情報領域３０６、同期周期領域３０７、割込みタイミング値領域３０８に格納して同期周期情報通知フレームを作成し、送信制御部１０１に転送する。次にステップＳ１０４で送信制御部１０１が同期周期情報通知フレームを送信する。次にステップＳ１０５で演算処理部１１が同期周期情報通知フレームを第２通信装置全てに送信完了したか判定し、完了していなければステップＳ１０３に戻り、完了していれば初期化処理を終了する。

次に第１通信装置１の通信手順について説明する。
図１０は本発明の第１通信装置１の同期通信手順を示すフローチャートである。
第１通信装置１の演算処理部１１は、ステップＳ１１１で基本周期タイマ１０１１をスタートさせる。次にステップＳ１１２で同期フレーム作成部１０１０が同期周期グループ情報設定部１０２のｂｉｔ情報をそのまま同期処理実行グループ情報領域３０４に設定する。次にステップＳ１１３で基本周期タイマ１０１１がタイムアップするのを待ち、タイムアップするとステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では送信制御部１０１が同期フレームを送信し、同時に同期フレーム作成部１０１０が同期周期グループ情報設定部１０２の設定値から次周期に送信する同期フレームの同期処理実行グループ情報領域３０４を設定して次に送信する同期フレームを作成する。次にステップＳ１１５で送信制御部１０１、受信制御部１００が今回の基本周期で行うべき第２通信装置との指令／応答フレームの送受信を実施し、ステップＳ１１３へ戻る。以下ステップＳ１１３からステップＳ１１５を繰り返す。

次に第２通信装置２の初期化手順について説明する。
図１１は本発明の第２通信装置２の初期化手順を示すフローチャートである。
第２通信装置２の受信制御部２００は、ステップＳ２０１で第１通信装置１が送信する同期周期情報通知フレームの受信を待ち、受信するとステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、受信制御部２００が受信した同期周期情報通知フレーム内の同期周期グループ情報領域３０６に格納された値を自局グループ情報領域２０２０に格納する。次に、ステップＳ２０３で受信制御部２００が割込みタイミング値領域３０８の値を自局割込みタイミング値領域２０２１に格納する。次に、ステップＳ２０４で受信制御部２００が同期周期領域３０７の値を同期周期タイマ２０３へ設定する。

次に第２通信装置２の通信手順について説明する。
図１２は本発明の第２通信装置２の同期通信手順を示すフローチャートである。
第２通信装置２の演算処理部２１は、ステップＳ２１１で同期周期タイマ２０３をスタートさせる。次にステップＳ２１２で受信制御部２００が第１通信装置１からの同期フレームを受信したかチェックし、受信した場合はステップＳ２１３へ、しなかった場合はステップＳ２１６へ進む。ステップＳ２１３では同期フレーム受信判定部２０００が、受信した同期フレームの同期処理実行グループ情報領域３０４の値と、自局グループ情報領域２０２０との論理積演算を行い、その結果が０でなければ同期フレームを自グループ宛と判定し、ステップＳ２１４へ進んで同期周期タイマ２０３がタイマ値をリロードし、ステップＳ２１２へ戻る。論理積演算結果が０である場合ステップＳ２１５へ進んで受信制御部２００が同期フレームを破棄し、ステップＳ２１２へ戻る。
ステップＳ２１６では受信制御部２００が第１通信装置１からの指令フレームを受信したかチェックし、受信した場合はステップＳ２１７へ進んで送信制御部２０１が第１通信装置１へ応答フレームを送信し、ステップＳ２１２へ戻る。受信しなかった場合はステップＳ２１２へ戻る。以下ステップＳ２１２からステップＳ２１７を繰り返す。

このように、同期フレーム内に同期周期グループ情報を持ち、受信する通信装置をグループ分けするので、同一伝送路に異なる同期周期を持つような通信装置グループを１台の通信装置により制御する事ができる。このように同一伝送路上で異なる同期周期をもつ複数のグループを制御することで、例えば従来ではロボットの腕を、ハンドユニット(トルク制御:同期周期が速い)と腕ユニット(位置制御:同期周期が遅い)それぞれを２台のコントローラで制御していたが、ひとつのコントローラで制御できるようになる。またグループごとに同期周期タイマ値および同期割込みのタイミング値を設定することで同期割込み出力タイミングを調整できるので、指令データの受信から指令実行までの遅れを最小に抑えることができる。

１ 第１通信装置
１０ 通信制御部
１００ 受信制御部
１０１ 送信制御部
１０１０ 同期フレーム作成部
１０１１ 基本周期タイマ
１０２ 同期周期グループ情報設定部
１１ 演算処理部
１２ 個別情報記憶部
１２１ 第２通信装置１情報領域
１２１０ 同期周期グループ情報
１２１１ 同期周期
１２１２ 割込みタイミング
１２ｎ 第２通信装置ｎ情報領域
１２ｎ０ 同期周期グループ情報
１２ｎ１ 同期周期
１２ｎ２ 割込みタイミング
２ 第２通信装置
２０ 通信制御部
２００ 受信制御部
２０００ 同期フレーム受信判定部
２０１ 送信制御部
２０２ 同期情報格納部
２０２０ 自局グループ情報領域
２０２１ 自局割込みタイミング値領域
２０３ 同期周期タイマ
２０４ 同期割込み発生部
２１ 演算処理部
３００ 送信先アドレス
３０１ 送信元アドレス
３０２ 制御コード
３０３ データ長
３０４ 同期処理実行グループ情報領域
３０５ ＣＲＣ
３０６ 同期周期グループ情報領域
３０７ 同期周期領域
３０８ 割込みタイミング値領域
３０９ 指令／応答データ領域
６１〜６４ 第２通信装置

Claims (8)

1. 送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、をそれぞれ有する１台の第１通信装置と複数台の第２通信装置が同一の伝送路に接続され、前記第１通信装置がマスタとして前記複数台の第２通信装置を同期して動作させる指令を出力し、前記複数台の第２通信装置はスレーブとして前記第１通信装置の指令により動作する同期通信システムにおいて、
   前記第１通信装置は、同期通信開始前に同一の伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置それぞれに、該第２通信装置の属する同期周期グループ情報と、同期周期と、割込みタイミング値を同期周期情報通知フレームにより通知する手段と、前記演算処理部により設定された周期で同期フレームをブロードキャストする手段と、前記同期フレームに該同期フレームを受信後に同期処理をするべき第２通信装置グループを指定する同期処理実行グループ情報を付加する手段を備え、
   前記第２通信装置は、同期周期を作り出す同期周期タイマと、前記第１通信装置から通知された前記同期周期グループ情報と、前記同期周期と、前記割込みタイミング値とを記憶する手段と、前記同期フレーム受信時に自グループ宛てかどうかを判定する手段と、自グループ宛ての前記同期フレーム受信時に前記同期周期タイマをリロードする手段と、前記同期周期タイマの値が前記割込みタイミングの値と一致すると、前記演算処理部に割込み信号を出力する手段と、を備えることを特徴とする同期通信システム。
2. 送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、を有し、マスタとして同一伝送路に接続された複数台のスレーブの通信装置を同期させて制御する通信装置において、
   同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期情報を格納した個別情報記憶部を備え、
   前記通信制御部は、伝送路から自局宛てのデータを受信する受信制御部と、自局からの送信データを伝送路へ送出する送信制御部と、自局が管理する同期周期グループを設定する同期周期グループ情報設定部と、を備え、
   前記送信制御部は、前記同期周期グループ情報設定部の情報を基に同期フレームに同期処理実行グループ情報を付加して該同期フレームを作成する同期フレーム作成部と、前記同期フレームを送信する基本周期を作り出す基本周期タイマと、を備え、
   前記基本周期タイマは、前記演算処理部より設定された値でタイムアップを繰り返し、タイムアップのタイミングを前記同期フレーム作成部に通知することを特徴とする通信装置。
3. 前記基本周期タイマには、同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期周期の公約数を設定することを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 前記個別情報記憶部は、同一伝送路に接続された前記スレーブの通信装置の台数分の領域を持ち、各領域には、同期グループを表す同期周期グループ情報の領域と、同期周期を表す同期周期の領域と、割り込みタイミングの値を表す割込みタイミングの領域と、を備えることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
5. 送受信データを制御する通信制御部と、該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部と、を有し、マスタからの指令を受けてスレーブとして動作する通信装置において、
   前記通信制御部は、伝送路から自局宛てのデータを受信する受信制御部と、自局からの送信データを伝送路へ送出する送信制御部と、マスタの通信装置から通知された同期情報を記憶する同期情報格納部と、同期周期を作り出す同期周期タイマと、割込みタイミングを通知されると前記演算処理部に割込み信号を出力する同期割込み発生部と、を備え、
   前記受信制御部は、同期フレーム検出時に該同期フレームが自局の属する同期周期グループ宛てであるかどうかを判定する同期フレーム受信判定部を備え、
   前記同期周期タイマは、前記同期情報格納部に設定された同期周期でタイムアップを繰り返し、前記同期情報格納部に設定された割込みタイミング値になるとそのタイミングを前記同期割込み発生部を経由して前記演算処理部に通知することを特徴とする通信装置。
6. 前記同期情報格納部は、同期周期グループ情報を格納する自局グループ情報領域と、割込みタイミングの値を格納する自局割込みタイミング値領域と、を備えることを特徴とする請求項５記載の通信装置。
7. 送受信データを制御する通信制御部と、当該通信制御部が受信したデータを基に演算処理を実行し、また送信データを作成して当該通信制御部へ送信要求を行う演算処理部とをそれぞれ有する１台の第１通信装置と複数台の第２通信装置が同一の伝送路に接続され、前記第１通信装置がマスタとして前記複数台の第２通信装置を同期して動作させる指令を出力し、前記複数台の第２通信装置はスレーブとして前記第１通信装置の指令により動作する同期通信システムにおける同期通信方法において、
   前記第１通信装置に、同一伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置の同期情報を格納した個別情報記憶部と、同期フレームを送信する基本周期を作り出す基本周期タイマと、自局が管理する同期周期グループを設定する同期周期グループ情報設定部と、を備え、
   前記第２通信装置に、同期周期を作り出す同期周期タイマを備え、
   前記第1通信装置は、同期通信開始前に自局の管理する同期周期グループを、前記個別情報記憶部に格納された情報を基に前記同期周期グループ情報設定部に設定するステップと、前記同期フレームを送信する基本周期を、前記個別情報記憶部に格納された情報を基に前記基本周期タイマに設定するステップと、同一の伝送路に接続された前記複数台の第２通信装置それぞれに、前記第２通信装置の属する同期周期グループ情報と、同期周期と、割込みタイミング値とを同期周期情報通知フレームにより通知するステップと、前記基本周期タイマをスタートさせて同期通信を開始するステップと、前記同期フレームの同期処理実行グループ情報領域を設定するステップと、基本周期ごとに前記同期フレームを送信するステップと、前記各第２通信装置グループごとの同期周期に合わせた指令データ／応答データの送受信を繰り返し行うステップを実行し、
   前記第２通信装置は、同期通信開始前に前記第１通信装置から同期周期情報通知フレームを受信するステップと、同期周期情報通知フレームに格納された同期周期グループ情報と、割込みタイミング値とを内部に格納するステップと、同期周期を前記同期周期タイマに設定するステップと、前記同期周期タイマをスタートさせ同期通信を開始するステップと、自局が属するグループ宛ての前記同期フレームを受信した場合に前記同期周期タイマをリロードするステップと、自局宛ての指定データを受信した場合に応答データを送信するステップを実行することを特徴とする同期通信方法。
8. 前記基本周期タイマには、同一伝送路に接続された前記複数台のスレーブの通信装置の同期周期の公約数を設定することを特徴とする請求項７記載の同期通信方法。

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