JP2017514378A - 分散制御システムにおける複数のスレーブユニットのマスタ制御ユニットへの接続 - Google Patents

分散制御システムにおける複数のスレーブユニットのマスタ制御ユニットへの接続 Download PDF

Info

Publication number
JP2017514378A
JP2017514378A JP2016561625A JP2016561625A JP2017514378A JP 2017514378 A JP2017514378 A JP 2017514378A JP 2016561625 A JP2016561625 A JP 2016561625A JP 2016561625 A JP2016561625 A JP 2016561625A JP 2017514378 A JP2017514378 A JP 2017514378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slave unit
communication port
chain
slave
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016561625A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6296171B2 (ja
Inventor
ボルヒス，ヨハン
エクスー，フランク，ジャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Publication of JP2017514378A publication Critical patent/JP2017514378A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6296171B2 publication Critical patent/JP6296171B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • H04L12/40176—Flexible bus arrangements involving redundancy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/42—Loop networks
    • H04L12/423—Loop networks with centralised control, e.g. polling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40221—Profibus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Multi Processors (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

分散制御システム内の複数の第１のスレーブユニットを接続する方法、分散制御システム、および、マスタ制御ユニットを提供する。システムは、マスタ制御ユニットおよび複数の第１のスレーブユニットを含む。システムは、第２のスレーブユニットをさらに備え、該第２のスレーブユニットは、第１の通信ポート、第２の通信ポート、および、第３の通信ポートを有し、各通信ポートは入力および出力を有している。第２のスレーブユニットでは、第１の通信ポートの入力は、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポートの入力は、第３の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポートの入力は、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されている。本方法は、複数の第１のスレーブユニットから第１のスレーブユニットの鎖を形成するステップ、前記マスタ制御ユニットを第２のスレーブユニットの第１の通信ポートに通信可能に接続するステップ、前記第１のスレーブユニットの鎖の先頭のスレーブユニットの第１の通信ポートを第２のスレーブユニットの第２の通信ポートに通信可能に接続するステップ、および、前記鎖の後尾のスレーブユニットの第２の通信ポートを、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートに通信可能に接続するステップをさらに含む。

Description

本発明は、分散制御システムにおいて、複数のスレーブユニットをマスタ制御ユニットに接続する方法、および、分散制御システムに関する。
産業用分散制御システムにおけるスレーブユニットは、マスタ制御ユニットに鎖状に接続されており、集中管理されることが可能である。各スレーブユニットは、第１の通信ポートを有しており、該通信ポートを介して、コマンドを受信および処理し、第２の通信ポートとやり取りして、鎖の他のスレーブユニットと通信を行う。スレーブユニットの通信ポートは、双方向性であり、第２の通信ポートの入力が、第１の通信ポート内の出力に通信可能に接続されるように構成されている。これによって、鎖の下流で生成された情報が、鎖の上流に逆方向に送信されることが可能になる。また、順方向に鎖の下流に送信されたコマンドが、スレーブユニットにより出力されたデータを逆方向にマスタ制御ユニットに転送するために、返送されて戻ってくることが可能である。このために、該鎖の最後のスレーブユニットであって、他のスレーブユニットとのさらなる接続は有していないスレーブユニットは、閉鎖された第２の通信ポートを有しており、この第２の通信ポートは、コマンドを、該コマンドが該スレーブユニットに入ってきた第１の通信ポートにループバックする。
従来技術に係る、鎖状に接続されたスレーブユニットを有する分散制御システムにおいてコマンドを転送する際の問題点は、このスレーブユニットの鎖に通信遮断が生じ、鎖が２つの部分に分裂した場合、遮断よりも前の第１の部分だけがコマンドを受信するが、切断または遮断よりも後の第２の部分はもう、コマンドを受信しないことである。これは、制御システム全体に潜在的な障害を引き起こす。なぜなら、スレーブユニットの鎖の各部分が連携することが重要と考えられるからである。
従来技術では、スレーブユニットの鎖の最後のスレーブユニットの最後の通信ポートを閉鎖する代わりに、最後のスレーブユニットをマスタ制御ユニットの第２のポートに接続可能であることが確立している。コマンドはもう、鎖を通って逆方向にループバックされる必要はなく、マスタ制御ユニットの第２の通信ポートにおいて受信される。従って、スレーブユニットの鎖内に冗長経路が生成される。
スレーブユニットの鎖に遮断が生じると、該遮断の両側のスレーブユニットは、隣接する各ポートを閉鎖し、２つの副鎖が形成される。ここで、一方の副鎖は、コマンドを副鎖の下流に転送すると共に逆方向に返送することによって以前の経路を介してコマンドを受信し、その一方で、第２の副鎖は、まず逆経路でマスタ制御ユニットの第２の通信ポートからコマンドを受信し、順経路で第２の通信ポートにループバックし、これによって、逆方向の冗長経路を使用する。
この提案の欠点は、マスタ制御ユニットが、２つの通信ポートを、１つのスレーブユニットの鎖内に冗長経路を生成するために利用する必要がある点であり、つまり、通信が遮断された後の各副鎖に、それぞれ１つの通信ポートを利用する必要がある点であり、通信ポートの数が不十分である可能性がある。
上述の欠点は、本発明の第１の態様によれば、分散制御システムにおける複数の第１のスレーブユニットを接続する方法によって克服される。前記システムは、マスタ制御ユニット、および、複数の第１のスレーブユニットを含み、各第１のスレーブユニットは、第１の通信ポートおよび第２の通信ポートを有している。各通信ポートは、入力および出力を有している。各第１のスレーブユニットは、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第１の通信ポートの入力、および、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第２の通信ポートの入力を有している。前記システムは、第２のスレーブユニットをさらに含む。第２のスレーブユニットは、第１の通信ポート、第２の通信ポート、および、第３の通信ポートを備え、各通信ポートは、入力と出力とを有している。第２のスレーブユニットでは、第１の通信ポートの入力は、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポートの入力は、第３の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポートの入力は、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されている。
この方法は、前記複数の第１のスレーブユニットから、第１のスレーブユニットの鎖を形成するステップと、前記マスタ制御ユニットを第２のスレーブユニットの第１の通信ポートに通信可能に接続するステップと、前記第１のスレーブユニットの鎖の先頭のスレーブユニットの第１の通信ポートを第２のスレーブユニットの第２の通信ポートに通信可能に接続するステップと、をさらに備える。この方法は、前記鎖の後尾のスレーブユニットの第２の通信ポートを第２のスレーブユニットの第３の通信ポートに通信可能に接続するステップをさらに備える。
上述の方法によって、前記第１のスレーブユニットの鎖の逆通信方向に、冗長経路が生成される。すなわち、前記鎖に切断が生じた場合、つまり、切断により第１のスレーブユニットの鎖が第１のスレーブユニットの２つの副鎖に分割された場合、コマンドを運ぶ通信フレームは、マスタ制御ユニットから第２のスレーブユニットに進み、その後、第１の副鎖まで進み、順方向に第１の副鎖を通り、そして、冗長経路を介して第１の副鎖内を通って第２のスレーブユニットまで戻り、その後、第２のスレーブユニットから、まず冗長経路を介して第１のスレーブユニットの第２の副鎖まで進み、その後、残りのスレーブユニットを通って、第２のスレーブユニットまで戻り、最後にマスタ制御ユニットに戻ってくる。
さらなる利点は、スレーブユニットにおいてコマンドフレームを処理する順番が、切断が生じる前と同じである点である。従って、システムの継続的な動作が確保され、これは、特に重要な工程や機械の制御にとって有利である。この際に、マスタ制御ユニットや第２のスレーブユニットを再ルーティングしたり再構成したりする必要はない。上述のように、スレーブユニットの鎖を、第２のスレーブユニットに接続すればよい。
本発明の一実施形態は、第１のスレーブユニットの鎖の後尾の第１のスレーブユニットを、第２のスレーブユニットから切断するステップを含む。第１のスレーブユニットの鎖のスレーブユニット毎に、第１の伝播遅延が、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートを介して測定される。第１の伝播遅延は、データ記憶装置に格納される。
第１のスレーブユニットの鎖が切断された後、任意の第１のスレーブユニットへの伝播遅延は、従来技術によれば、どのクロックオフセットを算出して各第１のスレーブユニットにロードするかに応じて測定可能である。しかしながら、これは手間がかかるタスクである。本発明の実施形態に従って、第１のスレーブユニットの鎖に切断が生じる前に、伝播遅延を測定して格納しておくことにより、第１のスレーブユニットの鎖が切断された後のクロックオフセットの算出およびロードを、迅速に行うことが可能になる。従って、切断後のスレーブユニットの分散クロック動作を、より迅速に、再開可能である。
他の一実施形態は、前記第１のスレーブユニットの鎖の後尾の第１のスレーブユニットを第２のスレーブユニットから切断するステップは、第１のスレーブユニットの鎖の後尾の第１のスレーブユニットの第２の通信ポートを閉鎖するステップと、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートを閉鎖するステップとを含み、これによって、マスタ制御ユニットまたは他の任意の装置は、必要とされる、第１のスレーブユニットの鎖を自動的に切断することが可能になる。これは、そのためのコマンドを関連する第１および第２のスレーブユニットに送信することによって可能である。第１のスレーブユニットを手動で切断する必要はない。
他の実施形態は、第１のスレーブユニットの鎖の先頭の第１のスレーブユニットを、第２のスレーブユニットから切断するステップと、第１のスレーブユニットの鎖内のスレーブユニット毎に、第２の伝播遅延を、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートを介して測定するステップと、第１のスレーブユニットの鎖の第１のスレーブユニット毎の前記第２の伝播遅延をデータ記憶装置に格納するステップと、をさらに備える。
これにより、結果として、伝播遅延は、まず冗長経路を介しても測定されるので、最初に冗長経路を介して通信フレームを受信する第２の副鎖は、逆方向の冗長経路を考慮して測定された伝播遅延から算出された、正しいクロックオフセットを有することが可能になる。
他の一実施形態は、前記第１のスレーブユニットの鎖の先頭の第１のスレーブユニットを第２のスレーブユニットから切断するステップが、第１のスレーブユニットの鎖の先頭の第１のスレーブユニットの第１の通信ポートを閉鎖するステップと、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートを閉鎖するステップと、を含み、これによって、マスタ制御ユニットまたは他の任意の装置は、必要とされる、第１のスレーブユニットの鎖を自動的に切断することが可能になる。これは、そのためのコマンドを関連する第１および第２のスレーブユニットに送信することによって可能である。第１のスレーブユニットを手動で切断する必要はない。
他の実施形態は、第１のスレーブユニットの鎖内の１つの第１のスレーブユニットの切断を検出するステップと、検出された１つの第１のスレーブユニットの切断に基づいて、第１のスレーブユニットの鎖内の前記切断の位置を判定するステップと、判定された前記位置および格納された前記第１および第２の伝播遅延に応じて、第１のスレーブユニットの鎖の各第１のスレーブユニットのクロックオフセットを算出するステップと、算出された前記クロックオフセットを、第１のスレーブユニットの鎖の各スレーブユニットにロードするステップとを含む。
上述の欠点は、発明の第２の態様に係る、分散制御システムによっても克服される。前記システムは、マスタ制御ユニット、および、複数の第１のスレーブユニットを含み、各第１のスレーブユニットは、第１の通信ポートおよび第２の通信ポートを有している。各通信ポートは、入力および出力を有しており、各第１のスレーブユニットは、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第１の通信ポートの入力、および、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第２の通信ポートの入力を有している。前記複数の第１のスレーブユニットは、第１のスレーブユニットの鎖において通信可能に接続されている。
前記システムは、第１の通信ポート、第２の通信ポート、および、第３の通信ポートを備える第２のスレーブユニットをさらに含み、ここで各通信ポートは、入力および出力を有している。第１の通信ポートの入力は、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポートの入力は、第３の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポートの入力は、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続されている。マスタ制御ユニットは、第２のスレーブユニットの第１の通信ポートに通信可能に接続されている。前記第１のスレーブユニットの鎖の先頭のスレーブユニットの第１の通信ポートは、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートに通信可能に接続されている。前記システムでは、前記第１のスレーブユニットの鎖の後尾の第１のスレーブユニットの第２の通信ポートは、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートに通信可能に接続されている。
上述のようなシステムは、上述の方法と同じ効果および利点を提供する。
前記システムの一実施形態では、マスタ制御ユニットは、第１のスレーブユニットの鎖内の各スレーブユニットの第１の伝播遅延を、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートを介して測定するように構成されている。このために、第１のスレーブユニットの鎖は、後尾の第１のスレーブユニットにおいて、第２のスレーブユニットから切断される。マスタ制御ユニットは、さらに、第１の伝播遅延をデータ記憶装置に格納するように構成されている。切断は、手動で行われることが可能である。
前記システムの他の一実施形態では、マスタ制御ユニットは、さらに、第１のスレーブユニットの鎖の後尾の第１のスレーブユニットの第２の通信ポートを閉鎖し、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートを閉鎖するように構成されている。この場合、手動の介入は必要ない。
前記システムの他の一実施形態では、マスタ制御ユニットは、さらに、第１のスレーブユニットの鎖内の各スレーブユニットの第２の伝播遅延を、第２のスレーブユニットの第３の通信ポートを介して測定するように構成されており、ここで、第１のスレーブユニットの鎖は、先頭の第１のスレーブユニットにおいて、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートから切断される。マスタ制御ユニットは、さらに、第１のスレーブユニットの鎖内の各第１のスレーブユニットの前記第２の伝播遅延を、データ記憶装置に格納するように構成されている。第１のスレーブユニットの鎖の切断は、手動で行われることが可能である。
前記システムのさらに他の実施形態では、マスタ制御ユニットは、さらに、第１のスレーブユニットの鎖の先頭の第１のスレーブユニットの第１の通信ポートを閉鎖し、第２のスレーブユニットの第２の通信ポートを閉鎖するように構成されている。この場合、手動の介入は必要ない。
前記システムの一実施形態では、各第１のスレーブユニットは、さらに、第１のスレーブユニットの鎖内の切断を検出するように構成されている。マスタ制御ユニットは、検出された第１のスレーブユニットのうちの１つのスレーブユニットの切断に基づいて、第１のスレーブユニットの鎖内の切断の位置を判定するように構成されている。マスタ制御ユニットは、さらに、判定された前記切断の位置および格納された前記第１および第２の伝播遅延に応じて、第１のスレーブユニットの鎖の各第１のスレーブユニットのクロックオフセットを算出し、算出された前記クロックオフセットを、第１のスレーブユニットの鎖の各スレーブユニットにロードするように構成されている。
上記目的は、本発明の第３の態様によれば、処理装置、および、少なくとも１つのスレーブユニットに接続するための少なくとも１つの通信ポートを備えるマスタ制御ユニットにおいても、実現可能である。処理装置は、少なくとも１つの通信ポートに通信可能に接続されていると共に、データ記憶装置に接続されている。処理装置は、上述のシステムの実施形態に従って、前記方法のステップを実施するように構成されている。一実施形態では、データ記憶装置は、マスタ制御ユニットに組み込まれている。
次に、本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。
図１ａは、従来技術に係る制御システムを示すブロック図であり、図１ｂは、従来技術に係る分散制御システムを示すブロック図である。 図１ｃは、従来技術に係る、冗長経路を有する分散制御システムを示す他のブロック図であり、図１ｄは、従来技術に係る、切断後の分散制御システムを示すブロック図である。 図２ａは、本発明に係る分散制御システムを示すブロック図である。 図２ｂは、本発明に係る、切断後の分散制御システムを示すブロック図である。 図３ａは、本発明に係る一実施形態を示すフロー図であり、図３ｂは、本発明に係る他の一実施形態を示すフロー図である。 本発明に係るマスタ制御ユニットを示すブロック図である。
図１ａは、従来技術に係る産業用制御システムを示す図であり、該産業用制御システムは、スレーブ制御ユニットまたはスレーブユニット１０２に通信可能に接続（１０３，１０４’’’’）されたマスタ制御ユニット１０１を含む。マスタ制御ユニット１０１は、通信ポート１０６を用いて、スレーブユニット１０２と通信する。マスタ制御ユニット１０１は、コマンドを、１つ以上のスレーブユニット１０２に対して発行し、該スレーブユニット１０２は、これらのコマンドを処理し、例えば、石油リグでの駆動システム、化学プラントのバルブ制御、等のアプリケーションに対する、アナログまたはデジタル式の入力または出力といった制御動作を行う。
マスタ制御ユニット１０１は、一般に、ステートマシン制御および調整機能を用いた協調制御機能を行うようにプログラムされている。マスタ制御ユニット１０１は、他にも、より高位の集合レベルにおいてコマンドを実行し情報をやり取りするための情報処理システムに接続されていることが可能である。マスタ制御ユニット１０１とスレーブユニット１０２との間の通信は、工業オートメーション通信プロトコル、例えば、Controller Area Network (CAN)TM、EtherNet/IPTM、EtherCATTM、Profinet IOTM、ProfibusTMによって発生する。より具体的にいうと、EtherCATTMの場合は、産業用制御システムの様々な構成要素間の通信が、EthernetTMフィールドバスプロトコルを用いて行われる。このプロトコルは、マスタコントローラに接続されたスレーブユニットにおいて、マスタコントローラから発行された制御コマンドに対する早い応答時間を可能にする。EtherCATTMでは、データが、通信フレームで転送され、該通信フレームは、イーサネットヘッダー、データ、チェックサム、および、フレームを別々に分離させるためのパケット間ギャップを含む。EtherCATTMフィールドバスの詳細は、［１］に記載されている。より具体的には、［１］の７頁には、マスタ制御ユニットおよびスレーブユニットが相互接続されたネットワークにおける通信に使用される通信フレームについて記載されている。
EtherCATTMフィールドバスにおける通信は、双方向性である。マスタ制御ユニットとスレーブユニットとの間の通信、または、複数台のスレーブユニット間の通信に使用される通信ポートは、常に、入力および出力を有しており、これらの入力および出力は、それぞれ、別のユニットの出力および入力に接続されていてよい。
スレーブユニット１０２は、環状に相互接続された複数の双方向性通信ポートを備えている。EtherCATTMスレーブユニット等の産業用スレーブユニットは、通常、このような通信ポートを２つ有している。ある種のEtherCATTMスレーブユニットは、最大４つの通信ポートを有することができる。
通信ポート１１０〜１１３は、開放または閉鎖の２つの状態であり得る。開放状態では、開放状態の通信ポートは、その入力において外部から通信フレームを受信し、これらのフレームを内部に、すなわち、そのスレーブユニット内で、次の通信ポートに転送することが可能であり、該次の通信ポートが開放状態であるならば、通信フレームは、通信ポートの出力に転送される。閉鎖状態の通信ポートは、その出力または入力を有効にすることなく、その先行通信ポートからの通信フレームを、内部で、次の通信ポートに転送する。さらに、各通信ポートは、通信ポートが外部接続を有していないこと、すなわち、切断された入力および出力を有していることを検出した場合に、通信ポートの状態を閉鎖に変更し、先行通信ポートからのどの通信フレームも次の通信ポートに転送するようになっている。スレーブユニット１０２は、通信ポートの状態の変更を、そのためのコマンドを受信した時にも、行うことが可能である。このようなコマンドは、スレーブユニット１０２が通信可能に接続されているマスタ制御ユニット１０１によって発行されることが好ましい。
図１ａに示されるような例では、スレーブユニット１０２は、４つの通信ポートを有しており、そのうちの、通信ポート１１０および１１１は、開放状態にある。これによって、通信線１０３を介して送信され、ポート１１０の入力において受信されたコマンドが、次の通信ポート１１１に転送されることが可能になり、通信ポート１１１において出力される。通信ポート１１２および１１３は、閉鎖状態にある。通信ポート１１１の入力において受信された通信フレームは、通信ポート１１２および１１３にそれぞれ転送され、通信ポート１１０の出力において出力される。
図１ａにも示されるように、２つの通信ポート１１０および１１１の間には、処理装置１０９が含まれている。通信ポート１１０をマスタ制御ユニット１０１に接続することによって、処理装置１０９は、通信ポート１１０の入力においてマスタ制御ユニット１０１から受信されたコマンドを実行することが可能である。処理装置１０９は、スレーブユニットの動きおよび状態を制御するように構成されている。このような動作の１つは、スレーブユニット１０２のいずれかの通信ポート１１０〜１１３の状態を、開放から閉鎖に、またはその反対に変更することであり得る。これにより、マスタ制御ユニット１０１は、そのためのコマンドをスレーブユニットの処理装置に送信することによって、スレーブユニット１０２の各ポート１１０〜１１３の通信状態を制御することが可能になる。また、切断が検出されると、スレーブユニットの処理装置は、通信ポートの状態の変更を示す信号およびその識別を送信することが可能である。その後、マスタ制御ユニット１０１は、ポートの状態を問い合わせる。
また、処理装置１０９は、マスタ制御ユニット１０１に送信されるデータを、処理装置１０９を通過中の通信フレームの中に挿入することが可能である。
図１ｂは、従来技術に係る分散制御システムを示すブロック図である。マスタ制御ユニット１０１は、鎖１０８状に接続された複数のスレーブユニット１０２〜１０２’’’に接続されている。
第１のスレーブユニットの鎖１０８は、複数の第１のスレーブユニット１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’から形成されており、すなわち、先頭のスレーブユニット１０２の第２の通信ポート１１１を複数のスレーブユニットのうちの次の第１のスレーブユニット１０２’の第１の通信ポート１１０’に通信可能に接続（１０３’、１０４’’’）すること、および、後に続くスレーブユニット１０２’’を通信可能に接続（１０３’’、１０３’’’、１０４’’、１０４’）することを複数のスレーブユニットの後尾のスレーブユニット１０２’’’が接続されるまで繰り返すことによって、形成されている。
図示された例では、スレーブユニットの鎖１０８内のスレーブユニット１０２〜１０２’’’は、それぞれ、開放状態にある２つの通信ポート１１０〜１１０’’’、１１１〜１１１’’’を有し、残りの通信ポートは閉鎖状態にあるので、開放された第１の通信ポート１１０〜１１０’’’に入力された通信フレームは、開放された第２の通信ポート１１１〜１１１’’’に転送され、そこで出力される。同様に、開放された第２の通信ポート１１１〜１１１’’’に入力された通信フレームは、開放された第１の通信ポート１１０〜１１０’’’に転送され、そこで出力される。
実際には、スレーブユニットの鎖１０８は、直線状である必要はない。主鎖１０８からスレーブユニットの分岐側鎖が生じてもよく、例えば、この場合、［１］の１０頁に記載されているように、鎖内のスレーブユニットは開放状態の３つのポートを有しており、１つが鎖の上流部分に接続され、２つのポートがそれぞれ下流の２つの各副鎖に接続されている。
図１ｂの鎖１０８内の後尾のスレーブユニット１０２’’’は、これ以上、鎖１０８内の他のスレーブユニットには接続されていない。従って、最後のポート１１１’’’は、閉鎖状態に設定され、これは、内部接続１０５によって示されている。
こうして、スレーブユニットの鎖１０８を通って順方向１０３−１０３’’’に送信された通信フレームが、スレーブユニットの鎖１０８を介してマスタ制御ユニット１０１まで逆方向１０４’−１０４’’’’にループバックされることが可能になり、これにより、その後、スレーブユニット１０２〜１０２’’’によって出力されたデータを含む通信フレームを、マスタ制御ユニット１０１に転送することが可能になる。
図１ｃは、従来技術に係る、冗長経路を有する分散制御システムを示すさらなるブロック図である。図１ｃでは、スレーブユニットの鎖１０８は、先頭のスレーブユニット１０２で、接続１０３および１０４によってマスタ制御ユニット１０１の第１のポート１０６に接続されているだけでなく、後尾のスレーブユニット１０２’’’において、接続１０３’’’’および１０４によって、マスタ制御ユニット１０１の第２のポート１０６’にも接続されている。
マスタ制御ユニット１０１の第１のポート１０６から接続１０３を介して先頭のスレーブユニット１０２に送信された通信フレームは、スレーブユニットの鎖１０８を下流側に転送され、接続１０３’’’’を介してマスタ制御ユニット１０１の第２のポート１０６’に戻ってきて受信される。受信されたこれらの通信フレームは、制御ユニット１０１において直ちに処理されるか、または、第２の通信ポート１０６’を介して接続１０４によって返送され、接続１０４’’’’を介してマスタ制御ユニット１０１の第１のポート１０６にループバックされることが可能である。接続１０４〜１０４’’’’を用いたこの経路は、実際には、冗長経路である。
図１ｄは、従来技術に係る、切断後の分散制御システムを示すブロック図である。この例では、スレーブユニット１０２’とスレーブユニット１０２’’との間が切断されている。切断の結果として、スレーブユニット１０２’、１０２’’は、それぞれ、ポート１１１’、１１０’’を閉鎖する。ここでは、これらのポートは、内部接続１０５、１０５’によってそれぞれ示されるように閉鎖されている。従って、スレーブユニット１０２、１０２’による第１の副鎖１１４が形成される。
マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポート１０６から接続１０３を介して送信された通信フレームは、内部接続１０５を介して折り返され、接続１０４’’’および１０４’’’’を介して第１の通信ポート１０６にループバックされる。ポート１１１’および１１０’’において状態変更を検出すると、これらのポートは、マスタ制御ユニット１０１に信号を送り、その結果として、マスタ制御ユニット１０１は、切断を検出する。
スレーブユニット１０２’と１０２’’との間の切断を検出すると、マスタ制御ユニット１０１は、返送され、第１のポート１０６の入力において受信した通信フレームを、第２の通信ポート１０６’の出力に転送することが可能である。通信フレームは、ここで、接続１０４を介して、スレーブユニット１０２’’、１０２’’’による第２の副鎖１１５に送信される。このフレームは、まず、内部閉鎖されたポート１１０’’に転送され、続いて、ポート１１１’’およびポート１１０’’’を介してスレーブユニット１０２’’および１０２’’’に転送され、ここで、各処理装置１０９によって処理される。
このように、マスタ制御ユニット１０１は、ユニット１０２’および１０２’’の間の切断を補償することが可能である。スレーブユニット１０２および１０２’の間の切断、または、スレーブユニット１０２’’および１０２’’’の間の切断も、同じように扱われるは明らかであろう。マスタ制御ユニット１０１およびスレーブユニット１０２の間の切断、つまり、接続１０３、１０４’’’’の切断であっても、切断によって閉鎖されたスレーブユニット１０２の第１の通信ポート１１０に、通信フレームを、接続１０４、１０４’、１０４’’、１０４’’’を介して送信することによって、解決可能である。その後、通信フレームは、順方向にスレーブユニットの鎖１０８を通って送信され、最後に接続１０３’’’’を介して、マスタ制御ユニット１０１の第２の通信ポート１０６’の入力に戻って来る。
最後のスレーブユニット１０２’’’とマスタ制御ユニット１０１との間の接続１０４、１０３’’’’が切断されると、最後のスレーブユニット１０２’’’の第２の通信ポート１１１’’’は閉鎖される。次に、通信フレームは、マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポート１０６を介して、接続１０３によって、鎖１０２〜１０２’’’を下流に送信されることが可能であり、その後、最後のスレーブユニット１０２’’’の閉鎖されたポート１１１’’’を介して、接続１０４’、１０４’’、１０４’’’、および、１０４’’’’によって、マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポート１０６の入力にループバックされる。従って、スレーブユニットおよびマスタ制御ユニット１０１の相互接続のいかなる障害も補償され得る。
図２ａは、本発明に係る分散制御システムを示すブロック図である。ここでは、第２のスレーブユニット２０１が、スレーブユニットの鎖１０８をマスタ制御ユニット１０１に接続するために必要な２つのポートを提供しており、結果として、マスタ制御ユニット１０１からスレーブユニットの鎖１０８のスレーブユニット１０２〜１０２’’’への通信を行うためには、１つの通信ポート１０６だけが必要とされる。
スレーブユニット２０１は、マスタ制御ユニット１０１とスレーブユニットの鎖１０８との間に設置されている。スレーブユニット２０１は、内部に、開放状態に設定され、環状に相互接続された３つの通信ポート２１０、２１１、２１２を有している。各通信ポート２１０、２１１、２１２は、上述のように、入力および出力を有している。従って、第１の通信ポート２１０の入力は、第２の通信ポート２１１の出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポート２１１の入力は、第３の通信ポート２１２の出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポート２１２の入力は、第１の通信ポート２１０の出力に通信可能に内部接続されている。
スレーブユニット２０１は、スレーブユニット１０２〜１０２’’’と同様である。従って、スレーブユニット２０１は、３つよりも多い数の通信ポートを有していてもよい。４つのポートの場合が図２ａに示されている。このようなさらなる通信ポート２１３は、閉鎖状態であってもよいし、または、スレーブユニットの副鎖がこのような通信ポートに接続されている時には、開放状態であってもよい。図２ａの例では、このさらなる第４の通信ポート２１３は、閉鎖状態にある。
マスタ制御ユニット１０１の第１のポート１０６から接続２０３を介して送信されたコマンドは、スレーブユニット２０１の通信ポート２１０から第２の通信ポート２１１の出力に転送される。これらの通信フレームは、スレーブユニットの鎖１０８を通って、接続１０３’’’’で、スレーブユニット２０１の第３の通信ポート２１２の入力に転送される。フレームは、その後、第１の通信ポート２１０の出力に転送され、マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポートに戻って来る。
上述のように相互接続されたスレーブユニットの鎖１０８によって、冗長経路が、第３の通信ポート２１２の出力から接続１０４〜１０４’’’’を通ってスレーブユニット２０１の第２の通信ポート２１１の入力まで生成される。この冗長経路は、環状に、自身に接続されているため、通常動作の間は、通信フレームはこの経路を通って送信されない。全ての通信は、主要経路２０３、１０３〜１０３’’’’、２０４を通って行われる。
図２ｂは、切断後の、図２ａに係る分散制御システムを示すブロック図である。例えば、スレーブユニット１０２’および１０２’’の間が切断されると、各出力ポート１１１’および入力ポート１１０’’は閉鎖される。これは、内部の相互接続１０５、１０５’によって示されている。マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポート１０６から接続２０３を介して送信された通信フレームは、接続１０３、１０３’を介して転送され、閉鎖された通信ポート１１１’を介して、図２ａの冗長経路の一部を用いて、接続１０４’’’、１０４’’’’によってスレーブユニット２０１にループバックされる。
スレーブユニット２０１の通信ポート２１１および２１２の構成により、通信ポート２１１の入力において受信された通信フレームは、第３の通信ポート２１２の出力に転送され、接続１０４を介して、冗長経路１０４、１０４’の第２の部分に送信され、順方向１０３’’’、１０３’’’’に折り返されて、第３の通信ポート２１２の入力、そして、第１の通信ポート２１０の出力に送信され、マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポートの入力にループバックされる。図２ｂからは、スレーブユニット１０２、１０２’、１０２’’、および、１０２’’’が通信フレームを受信する順番も図２ａと同じであると解釈され得る。従って、スレーブユニットの鎖１０８に１つの切断が生じた場合に、マスタ制御ユニット１０１、スレーブユニット２０１、およびスレーブユニットの鎖１０８を含むシステムの安全な操作が維持される。
図２ｂの構成では、先頭のスレーブユニット１０２とスレーブユニット２０１との間の切断であっても、ポート２１１を自動的に閉鎖し、まず通信フレームを、同じく切断によって閉鎖されたスレーブユニット１０２のポート１１０に経路１０４〜１０４’’’を介して転送することによって解消される。通信フレームは、その後、経路１０３’、１０３’’（図２ａを参照）、１０３’’’、および、１０３’’’’を通り、スレーブユニット２０１のポート２１２、２１３、および、２１０を介してマスタ制御ユニット１０１の第１のポート１０６の入力まで戻る。同様に、鎖の後端の接続１０４、１０３’’’’において切断が生じると、スレーブユニット２０１の第２の通信ポート２１２は、閉鎖状態になる。また、スレーブユニット１０２’’’の通信ポート１１１’’’は、閉鎖された通信状態になる。ここで、第１の通信ポート１０６から接続２０３、１０３、１０３’、１０３’’（図２ａを参照）、１０３’’’を介して送信された通信フレームは、閉鎖された通信ポート１１１’’’によって折り返され、接続１０４’、１０４’’（図２ａを参照）、１０４’’’、１０４’’’’、閉鎖された通信ポート２１２、２１３、および、接続２０４を介して、マスタ制御ユニット１０１の第１の通信ポートの入力にループバックされる。
スレーブユニット２０１および１０２〜１０２’’’の全ての通信ポートは、各通信ポートにおいて切断が生じると、閉鎖状態になるように構成されているので、マスタ制御ユニット１０１とスレーブユニット１０２〜１０２’’’との間の通信は、マスタ制御ユニット１０１の介在無しに、維持される。
上述の例において、先頭のスレーブユニット１０２は、第１の通信ポート２１０がマスタ制御ユニット１０１から通信フレームを受信した後に、開放された第２の通信ポート２１１に接続され、スレーブユニットの鎖１０８の後尾のスレーブユニット１０２’’’は、スレーブユニット２０１の第３の通信ポート２１２に接続される必要があることは明らかであろう。
第１の通信ポート２１０と第２の通信ポート２１１との間に、他の通信ポートがあってもよいが、必要なことは、通信フレームが、第１の通信ポート２１０の入力から第２の通信ポート２１１の出力まで転送され、第２の通信ポートの入力からの通信フレームが、第３の通信ポート２１２の出力に転送され、第３の通信ポート２１２の入力からの通信フレームが、第１の通信ポート２１０の出力に転送されることである。
図３ａは、本発明に係る実施形態を示すフロー図を示す図である。産業用分散制御システムのスレーブユニットは、ローカルアプリケーションを参照クロックと同期するためのシステムクロック、つまり、システムタイム、を利用することが可能である。このために、各スレーブユニットは、ローカルクロックを有している。ローカルクロックは、初期状態では参照クロックから独立して動作し、参照クロックと同期されることが可能である。ローカルクロックと参照クロックとの間の遅延を測定し、測定された伝播遅延に基づいてクロックオフセットを各スレーブユニットに適用することによって、ローカルクロックを補償することが可能である。
分散クロック（ＤＣ）の使用については、［２］の９章、６５〜８６頁に記載されている。処理装置１０９〜１０９’’’、２０９が、ＤＣ動作に応じて処理を行う。ＤＣ動作の目的は、ローカルクロックを有する全てのスレーブユニットが、このローカルクロックを、参照クロックと同期させることである。ＤＣ動作のこの目的のために、マスタ制御ユニット１０１は、スレーブユニット１０２〜１０２’’’、２０１に送信されたコマンドの伝播遅延を測定し、補正値、つまり、クロックオフセットを各スレーブユニットのクロックに送信して、該伝播遅延を補償する必要がある。各スレーブユニットへの伝播遅延を測定することは、例えば、以下のように行う。
１．マスタ制御ユニットがポートにブロードキャストライトを送信する。
２．各スレーブ装置は、フレームのイーサネットプリアンブルの第１のビットが受信された時のそのローカルクロックの時間を、それぞれ個別に格納する。
３．マスタが全てのタイムスタンプを読み出し、トポロジーについての遅延時間を算出する。参照クロックと個々のスレーブとの間の遅延時間は、スレーブの遅延レジスタに書き込まれる。
図２ｂを参照すると、スレーブユニット１０２〜１０２’’’のＤＣ動作をマスタ制御ユニット１０１により維持するために、初期設定段階において、通信フレームの伝播遅延が、マスタ制御ユニット１０１により、スレーブユニット２０１、および、スレーブユニットの鎖１０８内のスレーブユニット１０２〜１０２’’’を介して順方向および逆方向に測定される。
順方向における伝播遅延を測定するために、後尾のスレーブユニット１０２’’’は、スレーブユニット２０１の第３の通信ポート２１２から切断される（３０１）。切断（３０１）は、後尾のスレーブユニット１０２’’’を第２のスレーブユニット２０１の第３の通信ポートから物理的に切断すること、または、スレーブユニット１０２’’’の出力ポート１１１’’’を閉鎖状態に設定すると共に第３の通信ポート２１２を閉鎖状態に設定することによって、行われることが可能である。続いて、各スレーブユニット１０２〜１０２’’’における伝播遅延が測定される（３０２）。順方向における測定の結果は、マスタ制御ユニット１０１用のデータ記憶装置４０２に格納される（３０７）。この結果から、ＤＣ動作に必要なクロックオフセットを、順方向において算出することが可能である。システムの通常動作に戻るために、後尾の第１のスレーブユニット１０２’’’は、スレーブユニット２０１の第３のポート２１２に再接続される（３０３）。
冗長経路を介した逆方向における伝播遅延を測定するために、先頭のスレーブユニット１０２は、スレーブユニット２０１の第２の通信ポート２１１から切断される（３０４）。切断３０４は、先頭のスレーブユニット１０２を第２のスレーブユニット２０１の第２の通信ポートから物理的に切断すること、または、スレーブユニット１０２の入力ポート１１０を閉鎖状態に設定すると共に第２の通信ポート２１１を閉鎖状態に設定することによって、行われることが可能である。ここでは、伝播遅延は、通信フレームを冗長経路１０４、１０４’、１０４’’、１０４’’’を介して送信することによって測定（３０５）することが可能であり、通信フレームは、スレーブユニット１０２の通信ポート１１０において折り返されて、経路１０３’、１０３’’、１０３’’’、１０３’’’’、および、スレーブユニット１０１の通信ポート１０６の入力にループバックされる。
冗長経路を介した測定の結果は、マスタ制御ユニット１０１内のデータ記憶装置４０２に格納される（３０７）。この結果から、ＤＣ動作に必要なクロックオフセットを、順方向において（ただし冗長経路を介して）算出することが可能である。システムの通常動作に戻るために、先頭の第１のスレーブユニット１０２は、スレーブユニット２０１の第２のポート２１１に再接続される（３０６）。
図３ｂは、他の実施形態を示すフロー図である。スレーブユニットの鎖１０８内の２つのスレーブユニット間の切断により、該切断に隣接するスレーブユニットの通信ポートは閉鎖される。このポートの状態変更は、その識別と一緒に、各スレーブユニットによってマスタ制御ユニット１０１に通信される。こうして、この切断は検出される（３０８）。状態変更がなされたスレーブユニットとそれぞれのポートを識別することによって、切断の位置が、マスタ制御ユニット１０１によって判定される（３０９）。マスタ制御ユニット１０１は、過去に測定され格納されている、切断によって生じた副鎖２１４、２１５内の各スレーブユニットの伝播遅延から、クロックオフセットを算出する（３１０）。関連するスレーブユニットの切断の検出（３０８）および識別（３０９）が行われた後、マスタ制御ユニット１０１は、切断の位置、つまり、副鎖２１４、２１５の構成に応じて、各スレーブユニット１０２〜１０２’’’のクロックオフセットを算出し（３１０）、副鎖２１４、２１５のスレーブユニットに、各クロックオフセットをロードする（３１１）。これによって、各スレーブクロックの継続的なＤＣ動作が、各スレーブユニットにおいて可能になる。
図４は、上述の方法およびシステムにおいて使用されるマスタ制御ユニットを示すブロック図である。マスタ制御ユニット１０１は、処理装置４０１を含み、該処理装置４０１は、上述のスレーブユニット２０１、１０２〜１０２’’’を用いた、データ取得、データ出力、制御、および／または、調整機能の少なくとも１つの機能を行うように構成されている。マスタ制御ユニット１０１は、少なくとも１つの通信ポート１０６、１０６’を有しており、通信ポート１０６、１０６’は、通信フレームを用いて通信ポート１０６、１０６’に接続されたスレーブユニット２０１、１０２〜１０２’’’にコマンドを送信し、該スレーブユニット２０１、１０２〜１０２’’’からデータを受信する。マスタ制御ユニット１０１は、より高位の集合レベルの制御システムの構成要素と、データおよび／またはコマンド、若しくは、命令を交換するためのさらなる通信ポート（図４には図示せず）をさらに備えていてよい。マスタ制御ユニット１０１は、その構成内に、測定された、スレーブユニットの鎖１０８の順方向における伝播遅延、および、スレーブユニットの鎖１０８の冗長経路を介した伝播遅延を格納するためのデータ記憶装置４０２をさらに備えている。データ記憶装置４０２は、図４に示されるように、マスタ制御ユニット１０１に組み込まれていてよい。あるいは、データ記憶装置４０２は、システム２００内の別個のモジュールであってもよいし、または、別のモジュールに組み込まれていてもよい。マスタ制御ユニット１０１は、実行可能命令により、処理装置４０１にいくつかの制御タスクを実行させるようにプログラムされていることが可能である。
［参照文献］
［１］ EtherCAT introduction, EtherCAT Technology Group (ETG), http://www.ethercat.org/pdf/english/EtherCAT_lntroduction_EN.pdf
［２］ EtherCAT Slave Controller ESC Datasheet Section 1, version 2.1 dated 2013-03-01, Beckhoff, http://download.beckhoff.eom/download/Document/EtherCAT/Development_products/E therCAT_ESC_Datasheet_Sec1_Technology_2i1.pdf

Claims (18)

  1. 分散制御システム（２００）において複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）を接続する方法であって、前記システムは、
    マスタ制御ユニット（１０１）と、
    複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）であって、各第１のスレーブユニットは、第１の通信ポート（１１０〜１１０’’’）および第２の通信ポート（１１１〜１１１’’’）を有し、各通信ポート（１１０〜１１０’’’、１１１〜１１１’’’）は入力および出力を有し、各第１のスレーブユニットは、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第１の通信ポートの入力、および、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第２の通信ポートの入力を有する、複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）と、
    第２のスレーブユニット（２０１）であって、第１の通信ポート（２１０）、第２の通信ポート（２１１）、および、第３の通信ポート（２１２）を備え、各通信ポート（２１０、２１１、２１２）は入力および出力を有し、第１の通信ポート（２１０）の入力は、第２の通信ポート（２１１）の出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポート（２１１）の入力は、第３の通信ポート（２１２）の出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポート（２１２）の入力は、第１の通信ポート（２１０）の出力に通信可能に内部接続されている、第２のスレーブユニット（２０１）と、を備え、
    前記方法は、
    前記複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）から第１のスレーブユニットの鎖（１０８）を形成するステップと、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）を第２のスレーブユニット（２０１）の第１の通信ポート（２１０）に通信可能に接続（２０３、２０４）するステップと、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）の第１の通信ポート（１１０）を第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）に通信可能に接続するステップと、を含む方法において、
    前記鎖（１０８）の後尾のスレーブユニット（１０２’’’）の第２の通信ポート（１１１’’’）を第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）に通信可能に接続するステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
  2. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）を、第２のスレーブユニット（２０１）から切断するステップ（３０１）と、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）毎に、第１の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を介して測定するステップ（３０２）と、
    前記第１の伝播遅延をデータ記憶装置（４０２）に格納するステップ（３０７）と、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）を第２のスレーブユニット（２０１）から切断するステップ（３０１）は、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）の第２の通信ポート（１１１’’’）を閉鎖するステップと、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を閉鎖するステップと、を含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）を第２のスレーブユニット（２０１）から切断するステップ（３０４）と、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）毎に、第２の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を介して測定するステップ（３０５）と、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）毎の第２の伝播遅延をデータ記憶装置（４０２）に格納するステップ（３０７）と、をさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
  5. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）を第２のスレーブユニット（２０１）から切断するステップは、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）の第１の通信ポート（１１０）を閉鎖するステップと、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を閉鎖するステップと、を含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の１つの第１のスレーブユニット（１０２’、１０２’’）の切断を検出するステップ（３０８）と、
    検出された１つの第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の切断に基づいて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の前記切断の位置を判定するステップ（３０９）と、
    判定された前記位置および格納された前記第１および第２の伝播遅延に応じて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）のクロックオフセットを算出するステップ（３１０）と、
    算出された前記クロックオフセットを、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）にロードするステップ（３１１）と、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. マスタ制御ユニット（１０１）と、
    複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）であって、各第１のスレーブユニットは、第１の通信ポート（１１０〜１１０’’’）および第２の通信ポート（１１１〜１１１’’’）を有し、各通信ポートは入力および出力を有し、各第１のスレーブユニットは、第２の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第１の通信ポートの入力、および、第１の通信ポートの出力に通信可能に内部接続された第２の通信ポートの入力を有し、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の形に通信可能に接続されている、複数の第１のスレーブユニット（１０２、１０２’、１０２’’、１０２’’’）と、
    第２のスレーブユニット（２０１）であって、第１の通信ポート（２１０）、第２の通信ポート（２１１）、および、第３の通信ポート（２１２）を備え、各通信ポート（２１０、２１１、２１２）は入力および出力を有し、第１の通信ポート（２１０）の入力は、第２の通信ポート（２１１）の出力に通信可能に内部接続されており、第２の通信ポート（２１１）の入力は、第３の通信ポート（２１２）の出力に通信可能に内部接続されており、第３の通信ポート（２１２）の入力は、第１の通信ポート（２１０）の出力に通信可能に内部接続されている、第２のスレーブユニット（２０１）と、を備え、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）は、第２のスレーブユニット（２０１）の第１の通信ポート（２１０）に通信可能に接続（２０３，２０４）されており、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭のスレーブユニット（１０２）の第１の通信ポート（１１０）は、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（１１１）に通信可能に接続されている、分散制御システム（２００）において、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）の第２の通信ポート（１１１’’’）は、第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）に通信可能に接続されていることを特徴とする、分散制御システム（２００）。
  8. 前記マスタ制御ユニット（１０１）は、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の第１の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を介して測定するように構成されており、ここで、前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）は、後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）において、第２のスレーブユニット（２０１）から切断され、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）は、前記第１の伝播遅延をデータ記憶装置（４０２）に格納するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記マスタ制御ユニット（１０１）は、さらに、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）の第２の通信ポート（１１１’’’）を閉鎖し、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を閉鎖するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記マスタ制御ユニット（１０１）は、さらに、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の第２の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を介して測定するように構成されており、ここで、前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）は、先頭の第１のスレーブユニット（１０２）において、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）から切断され、
    マスタ制御ユニット（１０１）は、さらに、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の前記第２の伝播遅延をデータ記憶装置（４０２）に格納するように構成されている、請求項８または９に記載のシステム。
  11. 前記マスタ制御ユニット（１０１）は、さらに、
    前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）の第１の通信ポート（１１０）を閉鎖し、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を閉鎖するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
  12. 各前記第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）は、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の切断を検出するようにさらに構成されており、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）は、検出された第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）のうちの１つのスレーブユニットの切断に基づいて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の前記切断の位置を判定するように構成されており、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）は、さらに、判定された前記位置および格納された前記第１および第２の伝播遅延に応じて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）のクロックオフセットを算出し、算出された前記クロックオフセットを、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）にロードするように構成されている、請求項１０または１１に記載のシステム。
  13. 請求項７に記載の分散制御システムのためのマスタ制御ユニット（１０１）であって、
    処理装置（４０１）と、少なくとも１つのスレーブユニット（２０１、１０２〜１０２’’’）に接続するための少なくとも１つの通信ポート（１０６、１０６’）と、を備え、前記処理装置（４０１）は、前記少なくとも１つの通信ポート（１０６、１０６’）に通信可能に接続されており、前記マスタ制御ユニット（１０１）は、
    第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の第１の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を介して測定するように構成されており、ここで、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）は、後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）において、第２のスレーブユニット（２０１）から切断され、
    前記マスタ制御ユニット（１０１）は、前記第１の伝播遅延をデータ記憶装置（４０２）に格納するように構成されている、マスタ制御ユニット（１０１）。
  14. 前記データ記憶装置（４０２）を含む、マスタ制御ユニット（１０１）。
  15. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の後尾の第１のスレーブユニット（１０２’’’）の第２の通信ポート（１１１’’’）を閉鎖し、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を閉鎖するように構成されている、請求項１３または１４に記載のマスタ制御ユニット（１０１）。
  16. 第１のスレーブユニットの鎖（１０８）における各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の第２の伝播遅延を、第２のスレーブユニット（２０１）の第３の通信ポート（２１２）を介して測定し、ここで、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）は、先頭の第１のスレーブユニット（１０２）において、第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）から切断され、
    第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）の前記第２の伝播遅延を、データ記憶装置（４０２）に格納するように、さらに構成されている、請求項１５に記載のマスタ制御ユニット（１０１）。
  17. 前記第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の先頭の第１のスレーブユニット（１０２）の第１の通信ポート（１１０）を閉鎖し、
    前記第２のスレーブユニット（２０１）の第２の通信ポート（２１１）を閉鎖するように、さらに構成されている、請求項１６に記載のマスタ制御ユニット（１０１）。
  18. 検出された第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）のうちの１つのスレーブユニットの切断に基づいて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）内の切断の位置を判定し、
    判定された前記位置および格納された前記第１および第２の伝播遅延に応じて、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各第１のスレーブユニット（１０２〜１０２’’’）のクロックオフセットを算出し、算出された前記クロックオフセットを、第１のスレーブユニットの鎖（１０８）の各スレーブユニット（１０２〜１０２’’’）にロードするように、さらに構成されている、請求項１６または１７に記載のマスタ制御ユニット（１０１）。
JP2016561625A 2014-04-30 2015-04-29 分散制御システムにおける複数のスレーブユニットのマスタ制御ユニットへの接続 Active JP6296171B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014006231.7 2014-04-30
DE102014006231.7A DE102014006231A1 (de) 2014-04-30 2014-04-30 Verbinden mehrerer Slave-Einheiten mit einer Master-Steuereinheit in einem System mit verteilter Steuerung
PCT/IB2015/000594 WO2015166332A1 (en) 2014-04-30 2015-04-29 Connecting a plurality of slave units to a master control unit in a distributed control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017514378A true JP2017514378A (ja) 2017-06-01
JP6296171B2 JP6296171B2 (ja) 2018-03-20

Family

ID=53269689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016561625A Active JP6296171B2 (ja) 2014-04-30 2015-04-29 分散制御システムにおける複数のスレーブユニットのマスタ制御ユニットへの接続

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10498553B2 (ja)
EP (1) EP3117568B1 (ja)
JP (1) JP6296171B2 (ja)
CN (1) CN106170954A (ja)
DE (1) DE102014006231A1 (ja)
WO (1) WO2015166332A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102023534B1 (ko) * 2015-04-17 2019-09-23 엘에스산전 주식회사 슬레이브 디바이스 및 이의 제어 방법
DE102016113322A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Slave-Steuerung für Ethernet-Netzwerk
DE102016113324A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Ethernet-Netzwerk
DE202016007423U1 (de) * 2016-12-03 2018-03-06 WAGO Verwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Modbus-Netzwerk zur redundanten Fernanbindung
JP6828624B2 (ja) * 2017-07-07 2021-02-10 オムロン株式会社 制御システム、および、制御方法
US11431551B2 (en) * 2018-01-15 2022-08-30 Fuji Corporation Multiplexing device, working machine, and communication disconnection method
KR20190091931A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 엘에스산전 주식회사 Plc 백플레인의 핫 스왑 장치
JP6962229B2 (ja) * 2018-02-15 2021-11-05 オムロン株式会社 中央制御装置、制御方法およびプログラム
JP6969585B2 (ja) * 2019-03-29 2021-11-24 オムロン株式会社 マスタ装置、演算処理装置、プログラマブル・ロジック・コントローラ、ネットワーク、及び情報処理方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327743A (ja) * 1992-05-21 1993-12-10 Meidensha Corp データ通信システムの伝送路制御方法
JPH08214019A (ja) * 1995-02-06 1996-08-20 Fuji Electric Co Ltd 二重化通信システムの異常検出方法
JP2009130519A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp 同期システム
JP2009534963A (ja) * 2006-04-24 2009-09-24 ベックホフ オートメーション ゲーエムベーハー インターフェース装置およびマスター・スレーブ構造を有する通信システム
JP2011176718A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 情報処理装置及び制御用ネットワークシステム
JP2011199420A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Mitsubishi Electric Corp リング状同期ネットワークシステム
JP2012028931A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Fuji Electric Co Ltd ネットワークシステム
JP2013048477A (ja) * 2012-10-30 2013-03-07 Mitsubishi Electric Corp 同期システム、タイムマスタ装置、タイムスレーブ装置及び同期方法
WO2013064866A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Freescale Semiconductor, Inc. Real-time distributed network module, real-time distributed network and method therefor
JP2013207452A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 通信制御システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9000608A (nl) * 1990-03-16 1991-10-16 Locamation Beheer B V Communicatiestelsel.
JP3099703B2 (ja) * 1995-02-22 2000-10-16 株式会社デンソー 通信システム
US6961306B2 (en) * 2002-07-10 2005-11-01 I/O Controls Corporation Fiber optic control network and related method
DE10312907A1 (de) * 2003-03-22 2004-10-07 Bosch Rexroth Ag Kommunikationssystem mit redundanter Kommunikation
DE102005016596A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-19 Beckhoff Automation Gmbh Teilnehmer, Master-Einheit, Kommunikationssystem und Verfahren zu deren Betreiben
US7649912B2 (en) * 2005-04-27 2010-01-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Time synchronization, deterministic data delivery and redundancy for cascaded nodes on full duplex ethernet networks
US8072999B1 (en) * 2007-05-08 2011-12-06 Motion Engineering Inc. Method and system for removing and returning nodes in a synchronous network
JP5229343B2 (ja) * 2011-03-15 2013-07-03 オムロン株式会社 接続異常検出方法、ネットワークシステムおよびマスター装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327743A (ja) * 1992-05-21 1993-12-10 Meidensha Corp データ通信システムの伝送路制御方法
JPH08214019A (ja) * 1995-02-06 1996-08-20 Fuji Electric Co Ltd 二重化通信システムの異常検出方法
JP2009534963A (ja) * 2006-04-24 2009-09-24 ベックホフ オートメーション ゲーエムベーハー インターフェース装置およびマスター・スレーブ構造を有する通信システム
JP2009130519A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp 同期システム
JP2011176718A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 情報処理装置及び制御用ネットワークシステム
JP2011199420A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Mitsubishi Electric Corp リング状同期ネットワークシステム
JP2012028931A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Fuji Electric Co Ltd ネットワークシステム
WO2013064866A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Freescale Semiconductor, Inc. Real-time distributed network module, real-time distributed network and method therefor
JP2013207452A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 通信制御システム
JP2013048477A (ja) * 2012-10-30 2013-03-07 Mitsubishi Electric Corp 同期システム、タイムマスタ装置、タイムスレーブ装置及び同期方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20170163440A1 (en) 2017-06-08
DE102014006231A1 (de) 2015-11-05
EP3117568A1 (en) 2017-01-18
CN106170954A (zh) 2016-11-30
JP6296171B2 (ja) 2018-03-20
EP3117568B1 (en) 2022-12-21
WO2015166332A1 (en) 2015-11-05
US10498553B2 (en) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6296171B2 (ja) 分散制御システムにおける複数のスレーブユニットのマスタ制御ユニットへの接続
KR101483045B1 (ko) 링 버스 시스템에서 신호 장애 검출을 위한 시스템 및 방법
CN105684361B (zh) 总线系统及用于操作此类总线系统的方法
JP4782823B2 (ja) ユーザ端末、マスタ・ユニット、通信システムおよびその稼動方法
US9674032B2 (en) Real-time distributed network module, real-time distributed network and method therefor
US9467309B2 (en) Network distributor
WO2012124160A1 (ja) 接続異常検出方法、ネットワークシステムおよびマスター装置
JP6527399B2 (ja) ネットワークを用いた通信システム
JP2017505586A (ja) バスパーティシパント装置およびバスパーティシパント装置の動作の方法
US20150381538A1 (en) Network, head subscriber and data transmission method
US10090952B2 (en) Master/slave negotiation associated with a synchronous ethernet network
JP5922302B2 (ja) 分散型制御システムおよび制御方法
JP6558882B2 (ja) 制御システム、および中継装置
JP2019179361A (ja) セーフティ制御システムおよびセーフティ制御ユニット
JP5852267B2 (ja) 分散型制御システムのためのリレーインタフェースモジュール
US20180039248A1 (en) Programmable logic controller, slave device, and duplex system
JP4540637B2 (ja) システムバスへのアクセス時間を制御するための方法および通信モジュール
US20090179600A1 (en) Dual ring dedicated drive control system for medium voltage variable frequency drives
KR101240703B1 (ko) Ｐｌｃ 네트워크 증설방법 및 이를 이용한 네트워크 증설시스템
JP2007299120A (ja) 二重化プログラマブルコントローラの等値化方式
TWI732233B (zh) 控制系統和控制方法
WO2019187202A1 (ja) 制御装置、車両内通信システム、監視方法及びプログラム
JP2012075181A5 (ja) 二重リング・ネットワークの伝送局及び二重リング・ネットワークの異常発生時の再構築方法並びにネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法、伝送局、伝送局のプログラム
KR101148060B1 (ko) 네트워크 기반 로봇 제어 방법 및 그 장치
KR101273812B1 (ko) 피엘씨 일체형 제어모듈 및 이를 이용한 피엘씨 제어 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6296171

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150