JP2018191129A - 中継装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークに接続される個々の機器の送信周期や機器の変更・追加に影響されることなく所望の中継動作を実現する。【解決手段】中継装置１は、ネットワークＮ１，Ｎ２に接続された各機器の望ましい送信周期の情報を記憶する記憶部１４と、ネットワークＮ１，Ｎ２に接続された各機器の送信周期を設定する設定部１５と、ネットワークＮ１から受信された第１のデータをネットワークＮ２の通信規格に則った第１の変換データに変換する中継制御部１６０と、ネットワークＮ２から受信された第２のデータをネットワークＮ１の通信規格に則った第２の変換データに変換する中継制御部１６１と、第１のデータが受信され、かつ第２の変換データが存在する場合に、第１のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された第２の変換データを通信部１０から送信させる伝送制御部１６２とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、通信規格が異なるネットワーク間のデータ伝送を中継する中継装置および通信システムに関するものである。

産業用ネットワークの高速化が進んでいるが、接続されるフィールド機器の通信周期は様々である。例えば温度、水位等の、高速には変化しない物理量を扱う機器の場合、高速にデータが更新されることはない。このような場合、機器は高頻度な通信に応答するための十分な能力を備えていない場合が多い。これらの機器を高速なネットワークに対応させようとすると、（I）ネットワーク対応のためだけに機器が高価になる、（II）応答にリソースが割かれて、他の処理を圧迫する、（III）重複データの送受信で通信帯域を圧迫する、といった問題が生じる。

また、接続されるフィールド機器は通信規格が異なるネットワークに接続される場合があり、通信規格が異なるネットワークに接続された機器間の通信を中継する中継装置が提案されている。図１６は従来の一般的な中継装置の構成を示すブロック図である。図１６において、中継装置１０００は、ネットワークＮ１とネットワークＮ２とに接続され、ネットワークＮ１からのデータをネットワークＮ２に転送し、ネットワークＮ２からのデータをネットワークＮ１に転送する。

具体的には、中継装置１０００は、ネットワークＮ１からのデータを受信し、ネットワークＮ２からのデータを送信するＮ１用通信手段１００１と、ネットワークＮ２からのデータを記憶するＮ１用送信バッファ１００２と、ネットワークＮ２からのデータを受信し、ネットワークＮ１からのデータを送信するＮ２用通信手段１００３と、ネットワークＮ１からのデータを記憶するＮ２用送信バッファ１００４と、ネットワークＮ１またはＮ２のデータをネットワークＮ２またはＮ１用のプロトコルに変換する中継制御手段１００５とを備えている。１００６はＣＰＵ（Central Processing Unit）からなる演算制御部である。

ネットワークＮ１，Ｎ２の通信規格が互いに異なり、Ｎ１の方がＮ２よりも送信周期が短いときに、中継装置１０００がネットワークＮ１からネットワークＮ２へデータを中継する場合、Ｎ１用通信手段１００１は、ネットワークＮ１内のいずれかの機器（通信局）からデータを受信する。演算制御部１００６は、Ｎ１用通信手段１００１からのデータをＮ２用送信バッファ１００４に格納する。中継制御手段１００５は、Ｎ２用送信バッファ１００４からデータを読み出し、ネットワークＮ２のプロトコルに変換して、Ｎ２用通信手段１００３に出力する。Ｎ２用通信手段１００３は、ネットワークＮ２のプロトコル用に変換されたデータをネットワークＮ２へと送信する。このとき中継装置１０００がネットワークＮ２へ送信するデータの送信周期は、ネットワークＮ１でのデータの送信周期と等しい。

一方、中継装置１０００がネットワークＮ２からネットワークＮ１へデータを中継する場合、Ｎ２用通信手段１００３は、ネットワークＮ２内のいずれかの機器（通信局）からデータを受信する。演算制御部１００６は、Ｎ２用通信手段１００３からのデータをＮ１用送信バッファ１００２に格納する。中継制御手段１００５は、Ｎ１用送信バッファ１００２からデータを読み出し、ネットワークＮ１のプロトコルに変換して、Ｎ１用通信手段１００１に出力する。Ｎ１用通信手段１００１は、ネットワークＮ２のプロトコル用に変換されたデータをネットワークＮ１へと送信する。このとき中継装置１０００がネットワークＮ１へ送信するデータの送信周期は、ネットワークＮ２でのデータの送信周期と等しい。

こうして、中継装置１０００は、通信規格が異なるネットワーク間のデータ伝送を中継することができる。しかしながら、中継装置１０００は、送信周期が短いネットワークから送信周期が長いネットワークへ中継する際に、中継先ネットワークにとっては不必要なデータを中継することになるので、通信帯域を余分に使用してしまうという問題点があった。また、不要なデータにより中継先ネットワークの機器の受信負荷が上がり、通信の実時間性が低下してしまうという問題点があった。

そこで、ネットワーク間でデータ伝送の送信周期が異なる場合であっても、効率よくデータを中継することが可能な中継装置が提案されている（特許文献１参照）。図１７は特許文献１に開示された中継装置の構成を示すブロック図である。

中継装置２０００は、ネットワークＮ１からのデータを受信し、ネットワークＮ２からのデータをネットワークＮ１のデータの送信周期でネットワークＮ１の通信規格に則ったデータ形式で送信するＮ１用通信手段２００１と、ネットワークＮ２からのデータを記憶するＮ１用送信バッファ２００２と、ネットワークＮ２からのデータを受信し、ネットワークＮ１からのデータをネットワークＮ２のデータの送信周期でネットワークＮ２の通信規格に則ったデータ形式で送信するＮ２用通信手段２００３と、ネットワークＮ１からのデータを記憶するＮ２用送信バッファ２００４と、ネットワークＮ１またはＮ２のデータをネットワークＮ２またはＮ１用のプロトコルに変換する中継制御手段２００５と、ネットワークＮ１，Ｎ２における各送信周期を記憶する記憶手段２００６と、周期調節手段２００７とを備えている。２０９はＣＰＵからなる演算制御部２０９である。

中継装置２０００がネットワークＮ１からネットワークＮ２へデータを中継する場合、Ｎ１用通信手段２００１は、ネットワークＮ１内のいずれかの機器（通信局）からデータを受信する。演算制御部２０９は、Ｎ１用通信手段２００１からのデータをＮ２用送信バッファ２００４に格納する。周期調節手段２００７は、ネットワークＮ２でデータが送信されている送信周期を記憶手段２００６から読み出し、この送信周期に合致する送信のタイミングを示すタイミング情報を中継制御手段２００５とＮ２用通信手段２００３に送信する。中継制御手段２００５は、受信したタイミング情報に基づき、そのタイミングよりも予め定められた時間分だけ前にＮ２用送信バッファ２００４からデータを読み出し、ネットワークＮ２のプロトコルに変換して、Ｎ２用通信手段２００３に出力する。Ｎ２用通信手段２００３は、受信したタイミング情報が示す送信周期に合致するタイミングでネットワークＮ２のプロトコル用に変換されたデータをネットワークＮ２へと送信する。

一方、中継装置２０００がネットワークＮ２からネットワークＮ１へデータを中継する場合、Ｎ２用通信手段２００３は、ネットワークＮ２内のいずれかの機器（通信局）からデータを受信する。演算制御部２０９は、Ｎ２用通信手段２００３からのデータをＮ１用送信バッファ２００２に格納する。周期調節手段２００７は、ネットワークＮ１でデータが送信されている送信周期を記憶手段２００６から読み出し、この送信周期に合致する送信のタイミングを示すタイミング情報を中継制御手段２００５とＮ１用通信手段２００１に送信する。中継制御手段２００５は、受信したタイミング情報に基づき、そのタイミングよりも予め定められた時間分だけ前にＮ１用送信バッファ２００２からデータを読み出し、ネットワークＮ１のプロトコルに変換して、Ｎ１用通信手段２００１に出力する。Ｎ１用通信手段２００１は、受信したタイミング情報が示す送信周期に合致するタイミングでネットワークＮ２のプロトコル用に変換されたデータをネットワークＮ１へと送信する。

こうして、特許文献１に開示された中継装置２０００は、２つのネットワーク間でデータ伝送の送信周期が異なる場合に、例えば図１８に示すように周期が合ったところでデータを伝送するので、周期の差を吸収することができる。しかしながら、特許文献１に開示された中継装置２０００には、中継装置２０００が記憶している送信周期がネットワークに接続されている機器の送信周期と異なった場合に、想定した動作にならないという問題点があった。また、ネットワークに接続される機器の変更や追加があった場合に、中継装置が機器の送信周期を認識するまで想定した動作にならないという問題点があった。さらに、中継装置２０００と機器との間の時刻同期機能が無い場合に、クロック周波数の誤差等により中継装置２０００の送信周期と機器がデータを欲する周期の間にズレが生じ、制御に影響する場合があるという問題点があった。

特開２０１１−２３９０６５号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ネットワークに接続される個々の機器の送信周期や機器の変更・追加に影響されることなく、所望の中継動作を実現することができる中継装置および通信システムを提供することを目的とする。

本発明の中継装置は、第１のネットワークとデータを送受信するように構成された第１の通信部と、前記第１のネットワークと通信規格が異なる第２のネットワークとデータを送受信するように構成された第２の通信部と、前記第１、第２のネットワークに接続された各機器の望ましい送信周期の情報をあらかじめ記憶するように構成された記憶部と、この記憶部に記憶された情報に基づいて、前記第１、第２のネットワークに接続された各機器の送信周期を設定するように構成された設定部と、前記第１のネットワークから前記第１の通信部によって受信された第１のデータを前記第２のネットワークの通信規格に則った第１の変換データに変換するように構成された第１の中継制御部と、前記第２のネットワークから前記第２の通信部によって受信された第２のデータを前記第１のネットワークの通信規格に則った第２の変換データに変換するように構成された第２の中継制御部と、前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信され、かつ前記第２の変換データが存在する場合に、前記第１の通信部によって受信された第１のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第２の変換データを前記第１の通信部から送信させるように構成された伝送制御部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の中継装置の１構成例において、前記伝送制御部は、前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信され、かつ前記第１の変換データが存在する場合に、前記第２の通信部によって受信された第２のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第１の変換データを前記第２の通信部から送信させることを特徴とするものである。

また、本発明の中継装置の１構成例において、前記記憶部は、前記送信周期の情報に加えて、前記第１のネットワークに接続された機器と前記第２のネットワークに接続された機器との対応情報をあらかじめ記憶し、前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信されたときに、前記対応情報を参照し、この第１のデータの送信元の機器に対応する前記第２のネットワークの機器を特定するように構成された認識部をさらに備え、前記伝送制御部は、前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信され、かつ前記認識部によって特定された第２のネットワークの機器に対応する前記第２の変換データが存在する場合のみ、前記第１の通信部によって受信された第１のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第２の変換データを前記第１の通信部から送信させることを特徴とするものである。
また、本発明の中継装置の１構成例において、前記記憶部は、前記送信周期の情報に加えて、前記第１のネットワークに接続された機器と前記第２のネットワークに接続された機器との対応情報をあらかじめ記憶し、前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信されたときに、前記対応情報を参照し、この第２のデータの送信元の機器に対応する前記第１のネットワークの機器を特定するように構成された認識部をさらに備え、前記伝送制御部は、前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信され、かつ前記認識部によって特定された第１のネットワークの機器に対応する前記第１の変換データが存在する場合のみ、前記第２の通信部によって受信された第２のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第１の変換データを前記第２の通信部から送信させることを特徴とするものである。

また、本発明の中継装置の１構成例において、前記第１のデータは、前記第１のネットワークに接続された機器から送信された測定データを含み、前記第２のデータは、前記第１のネットワークに接続された機器を制御する、前記第２のネットワークに接続された機器から送信された制御データを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムは、中継装置と、前記第１のネットワークに接続された機器と、前記第２のネットワークに接続された機器とを備え、前記第１、第２のネットワークに接続された各機器は、前記中継装置から送信された送信周期情報に応じてデータの送信周期を変更可能なように構成された送信周期制御部を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、第１、第２のネットワークに接続された各機器に対して望ましい送信周期を中継装置から設定するため、通信システムの管理者が想定したとおりの中継動作を実現することができる。また、本発明では、第１、第２のネットワークに接続される機器の変更や追加があった場合でも、短時間で管理者が想定したとおりの中継動作になるようにすることができる。また、本発明では、各機器からの送信データを基に中継を行うため、中継装置と機器が時刻同期されていなくても機器が所望するタイミングでデータを受け取ることが出来るので、時刻同期機能が無い場合でも、管理者が想定したとおりの中継動作を実現することができる。

図１は、本発明の原理を説明する図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施例においてネットワークに接続されるフィールド機器の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の第１の実施例に係る中継装置の周期設定動作を説明するフローチャートである。 図５は、本発明の第１の実施例に係る中継装置の周期設定後の動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第１の実施例において一方のネットワークのフィールド機器からデータを受信したときの中継装置の動作を説明する図である。 図７は、本発明の第１の実施例において他方のネットワークのフィールド機器からデータを受信したときの中継装置の動作を説明する図である。 図８は、本発明の第１の実施例においてネットワークのフィールド機器宛にデータを送信するときの中継装置の動作を説明する図である。 図９は、本発明の第１の実施例に係る中継装置の周期設定後の別の動作を説明するフローチャートである。 図１０は、本発明の第１の実施例においてネットワークのフィールド機器宛にデータを送信するときの中継装置の別の動作を説明する図である。 図１１は、本発明の第２の実施例に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の第２の実施例に係る中継装置の周期設定後の動作を説明するフローチャートである。 図１３は、本発明の第２の実施例においてネットワークのフィールド機器宛にデータを送信するときの中継装置の動作を説明する図である。 図１４は、本発明の第２の実施例に係る中継装置の周期設定後の別の動作を説明するフローチャートである。 図１５は、本発明の第２の実施例においてネットワークのフィールド機器宛にデータを送信するときの中継装置の別の動作を説明する図である。 図１６は、従来の一般的な中継装置の構成を示すブロック図である。 図１７は、従来の中継装置の別の構成を示すブロック図である。 図１８は、従来の中継装置の周期調節の動作を説明する図である。

［発明の原理］
図１は本発明の原理を説明する図である。例えばネットワークＮ２に接続されている機器Ｎ２−１から中継装置１へデータが送信され、そのデータが中継装置１で無事受信されたということは、今のタイミングであれば、中継装置１から機器Ｎ２−１へデータ送信が可能であることを意味する。

したがって、ネットワークＮ２に接続されている機器Ｎ２−１から中継装置１へデータが送信され、そのデータが中継装置１で受信されたとき、ネットワークＮ１に接続されている機器Ｎ１−Ｘから機器Ｎ２−１に宛てたデータが中継装置１に保存されていれば、この保存されているデータを中継装置１から機器Ｎ２−１に送信することができる。すなわち、特許文献１に開示された中継装置の問題を生ずることなく、ネットワークＮ１とネットワークＮ２間のデータ送受信が可能となる。なお、機器Ｎ２−１に対しては適切な送信周期を中継装置１からあらかじめ設定しておく。

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施例に係る通信システムの構成を示すブロック図である。通信システムは、通信規格が異なる２つのネットワークＮ１，Ｎ２と、ネットワークＮ１とＮ２間でデータを中継する中継装置１と、ネットワークＮ１に接続（収容）されたフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３と、ネットワークＮ２に接続（収容）されたフィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３とから構成される。

中継装置１は、ネットワークＮ１とデータを送受信する通信部１０と、ネットワークＮ２とデータを送受信する通信部１１と、ネットワークＮ１からのデータを送信元のフィールド機器毎に格納するバッファ１２と、ネットワークＮ２からのデータを送信元のフィールド機器毎に格納するバッファ１３と、ネットワークＮ１，Ｎ２に接続された各フィールド機器の望ましい送信周期の情報、およびネットワークＮ１に接続されたフィールド機器とネットワークＮ２に接続されたフィールド機器との対応情報をあらかじめ記憶する記憶部１４と、記憶部１４に記憶された情報に基づいて、ネットワークＮ１，Ｎ２に接続された各フィールド機器の送信周期を設定する設定部１５と、中継装置全体を制御する演算制御部１６とを備えている。

通信部１０は、ネットワークＮ１からのデータを受信する検出部１００と、ネットワークＮ１からのデータの送信元を判別する判別部１０１とを備えている。
通信部１１は、ネットワークＮ２からのデータを受信する検出部１１０と、ネットワークＮ２からのデータの送信元を判別する判別部１１１とを備えている。

演算制御部１６は、ネットワークＮ１から通信部１０によって受信されたデータをネットワークＮ２の通信規格に則ったデータ（変換データ）に変換する中継制御部１６０と、ネットワークＮ２から通信部１１によって受信されたデータをネットワークＮ１の通信規格に則ったデータ（変換データ）に変換する中継制御部１６１と、ネットワークＮ１，Ｎ２間のデータ伝送を制御する伝送制御部１６２と、ネットワークＮ１からデータが受信されたときに、このデータの送信元の機器に対応するネットワークＮ２の機器を特定し、ネットワークＮ２からデータが受信されたときに、このデータの送信元の機器に対応するネットワークＮ１の機器を特定する認識部１６３とを備えている。

図３はネットワークＮ１に接続されるフィールド機器Ｎ１−１の構成を示すブロック図である。フィールド機器Ｎ１−１は、データ処理部２０と、通信部２１と、データの送信周期を変更可能な送信周期制御部２２とを備えている。
送信周期制御部２２は、クロックＣＫを計数して、計数値が設定値に達する度に通信部２１に送信クロックＳＣＫを出力するタイマ２２０と、タイマ２２０の設定値を変更する設定値変更部２２１とから構成される。

フィールド機器としては、例えばセンサ、コントローラ、アクチュエータなどがある。フィールド機器がセンサである場合、データ処理部２０は、物理量を計測するセンサ素子と、センサ素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号（測定データ）に変換するＡＤコンバータなどからなる。フィールド機器がセンサである場合、通信部２１は、ネットワークＮ１またはＮ２を介して測定データを中継装置１に送信し、また中継装置１から送信されたデータをネットワークＮ１またはＮ２を介して受信する。

フィールド機器がアクチュエータを制御するコントローラである場合、データ処理部２０は、センサ等のフィールド機器から受信した測定データを基に制御演算を行って制御データを出力する制御演算部などからなる。フィールド機器がコントローラである場合、通信部２１は、中継装置１から送信された測定データをネットワークＮ１またはＮ２を介して受信し、データ処理部２０から出力された制御データをネットワークＮ１またはＮ２を介して中継装置１に送信する。

フィールド機器がアクチュエータである場合、データ処理部２０は、ヒータやバルブ等のアクチュエータ素子と、受信した制御データに応じてアクチュエータ素子を制御する制御部などからなる。フィールド機器がアクチュエータである場合、通信部２１は、中継装置１から送信された制御データをネットワークＮ１またはＮ２を介して受信し、受信した制御データをデータ処理部２０に渡す。

図３の例では、ネットワークＮ１に接続されるフィールド機器Ｎ１−１の構成のみを示しているが、ネットワークＮ１に接続されるフィールド機器Ｎ１−２，Ｎ１−３およびネットワークＮ２に接続されるフィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３の構成もフィールド機器Ｎ１−１と同様である。

以下、本実施例の動作を図面を参照して説明する。図４は中継装置１の周期設定動作を説明するフローチャートである。
記憶部１４には、ネットワークＮ１，Ｎ２に接続された各フィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３，Ｎ２−１〜Ｎ２−３の望ましい送信周期の情報があらかじめ記憶されている。

中継装置１の設定部１５は、記憶部１４から送信周期情報を読み出し、読み出した送信周期情報を通信部１０から、ネットワークＮ１に接続された各フィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３に送信させると共に、送信周期情報を通信部１１から、ネットワークＮ２に接続された各フィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３に送信させる（図４ステップＳ１００）。

各フィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３，Ｎ２−１〜Ｎ２−３のタイマ２２０は、図示しないクロック発振器から入力されるクロックＣＫを計数し、計数値が設定値に達すると通信部２１に送信クロックＳＣＫを出力して計数値を０にリセットするという動作を繰り返す。こうして、計数値が設定値に達する度にタイマ２２０から送信クロックＳＣＫが出力される。クロックＣＫの周波数をｆＣＫ、送信クロックＳＣＫの周波数をｆＳＣＫとすると、ｆＣＫ＞ｆＳＣＫであることは言うまでもない。通信部２１は、送信クロックＳＣＫが出力される度に中継装置１に宛ててデータを送信する。

ここで、各フィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３，Ｎ２−１〜Ｎ２−３の設定値変更部２２１は、通信部２１を介して中継装置１からの送信周期情報を受信すると、この送信周期情報に応じてタイマ２２０の設定値を変更する。これにより、各フィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３，Ｎ２−１〜Ｎ２−３の送信周期を設定・変更することができる（図４ステップＳ１０１）。送信周期を短くする場合には、タイマ２２０の設定値を小さくすればよく、送信周期を長くする場合には、タイマ２２０の設定値を大きくすればよい。

中継装置１は、以上のような周期設定動作を中継装置１の電源投入時に行ってもよいし、一定時間毎に行ってもよいし、通信システムの管理者からの指示があったときに行ってもよい。
なお、図３に示した送信周期制御部２２の構成は１例であって、図３の構成に限るものではない。

次に、図４で説明した周期設定後の中継装置１の動作を図５〜図８を参照して説明する。図５は中継装置１の周期設定後の動作を説明するフローチャートである。
中継装置１の通信部１０の判別部１０１は、同通信部１０の検出部１００がネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信すると（図５ステップＳ２００においてＹＥＳ）、送信元のフィールド機器を判別する（図５ステップＳ２０１）。例えば図６は、ネットワークＮ１に接続されたフィールド機器Ｎ１−１からデータＤ１が送信された例を示している。送信元は、例えば受信したデータに付加されている送信元ＩＤ（識別情報）で判別することができる。

中継装置１の中継制御部１６０は、通信部１０が受信したネットワークＮ１からのデータをネットワークＮ２の通信規格に則ったデータに変換する（図５ステップＳ２０２）。そして、中継制御部１６０は、変換したデータを、判別部１０１が判別した送信元に対応するバッファ１２の領域に格納する（図５ステップＳ２０３）。図６の例では、データＤ１の変換後のデータＤ１’が送信元のフィールド機器Ｎ１−１に対応するバッファ１２−１に格納される。

中継装置１は、例えば電源切断によって中継装置１の動作が終了するまで（図５ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、ネットワークＮ１に接続されたフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３からデータを受信する度にステップＳ２０１〜Ｓ２０２の処理を行う。

次に、中継装置１の通信部１１の判別部１１１は、同通信部１１の検出部１１０がネットワークＮ２のフィールド機器からデータを受信すると（図５ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、送信元のフィールド機器を判別する（図５ステップＳ２０５）。例えば図７は、ネットワークＮ２に接続されたフィールド機器Ｎ２−１からデータＤ２が送信された例を示している。

中継装置１の中継制御部１６１は、通信部１１が受信したネットワークＮ２からのデータをネットワークＮ１の通信規格に則ったデータに変換する（図５ステップＳ２０６）。そして、中継制御部１６１は、変換したデータを、判別部１１１が判別した送信元に対応するバッファ１３の領域に格納する（図５ステップＳ２０７）。図７の例では、データＤ２の変換後のデータＤ２’が送信元のフィールド機器Ｎ２−１に対応するバッファ１３−１に格納される。

続いて、中継装置１の認識部１６３は、記憶部１４に記憶されている、ネットワークＮ１のフィールド機器とネットワークＮ２のフィールド機器との対応情報を参照し、ステップＳ２０４で受信したデータの送信元のネットワークＮ２のフィールド機器に対応するネットワークＮ１のフィールド機器を特定する（図５ステップＳ２０８）。本実施例では、ネットワークＮ２のフィールド機器Ｎ２−１に対応するネットワークＮ１のフィールド機器としてＮ１−１が対応情報に登録されているものとする。

そして、中継装置１の伝送制御部１６２は、認識部１６３が特定したネットワークＮ１のフィールド機器から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータがバッファ１２に格納されているかどうかを確認する（図５ステップＳ２０９）。伝送制御部１６２は、認識部１６３が特定したネットワークＮ１のフィールド機器から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータがバッファ１２に格納されている場合（データの存在が確認された場合）、この格納されたデータをステップＳ２０４で受信したデータの送信元のネットワークＮ２のフィールド機器宛てに送信するよう中継制御部１６０に対して指示する。

伝送制御部１６２からの指示に応じて、中継制御部１６０は、認識部１６３が特定したネットワークＮ１のフィールド機器から送信され自身が変換したデータをバッファ１２から取り出し、このデータに、伝送制御部１６２から送信先として指定されたネットワークＮ２のフィールド機器のＩＤを送信先ＩＤとして付加して通信部１１に渡す。通信部１１は、中継制御部１６０から渡されたデータをネットワークＮ２に送出する（図５ステップＳ２１０）。通信部１１から送出されたデータはネットワークＮ２を通じてフィールド機器に届けられる。

例えば図８の例では、ネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータＤ１’がバッファ１２−１に格納されているので、このデータＤ１’が取り出され、ネットワークＮ２のフィールド機器Ｎ２−１宛に送信される。

中継装置１は、例えば電源切断によって中継装置１の動作が終了するまで（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、ネットワークＮ２に接続されたフィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３からデータを受信する度にステップＳ２０５〜Ｓ２１０の処理を行う。

図５〜図８の説明では、ネットワークＮ２のフィールド機器からのデータを中継装置１が受信したときに、このフィールド機器宛にデータを送信する例について説明しているが、ネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信したときにおいても同様の動作が行われる。ネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信したときに、このフィールド機器宛にデータを送信する動作を図９を参照して説明する。

図５で説明したとおり、ネットワークＮ２のフィールド機器からデータを受信したとき、このデータは中継制御部１６１によってネットワークＮ１の通信規格に則ったデータに変換され、送信元のネットワークＮ２のフィールド機器に対応するバッファ１３の領域に格納される（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０７）。

中継装置１の通信部１０の判別部１０１は、同通信部１０の検出部１００がネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信すると（図９ステップＳ３００においてＹＥＳ）、送信元のフィールド機器を判別する（図９ステップＳ３０１）。図９のステップＳ３０２，Ｓ３０３の処理は図５のステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理と同じなので、説明は省略する。

次に、中継装置１の認識部１６３は、記憶部１４に記憶されている、ネットワークＮ１のフィールド機器とネットワークＮ２のフィールド機器との対応情報を参照し、ステップＳ３００で受信したデータの送信元のネットワークＮ１のフィールド機器に対応するネットワークＮ２のフィールド機器を特定する（図９ステップＳ３０４）。

そして、中継装置１の伝送制御部１６２は、認識部１６３が特定したネットワークＮ２のフィールド機器から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータがバッファ１３に格納されているかどうかを確認する（図９ステップＳ３０５）。伝送制御部１６２は、認識部１６３が特定したネットワークＮ２のフィールド機器から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータがバッファ１３に格納されている場合（データの存在が確認された場合）、この格納されたデータをステップＳ３００で受信したデータの送信元のネットワークＮ１のフィールド機器宛てに送信するよう中継制御部１６１に対して指示する。

伝送制御部１６２からの指示に応じて、中継制御部１６１は、認識部１６３が特定したネットワークＮ２のフィールド機器から送信され自身が変換したデータをバッファ１３から取り出し、このデータに、伝送制御部１６２から送信先として指定されたネットワークＮ１のフィールド機器のＩＤを送信先ＩＤとして付加して通信部１０に渡す。通信部１０は、中継制御部１６１から渡されたデータをネットワークＮ１に送出する（図９ステップＳ３０６）。通信部１０から送出されたデータはネットワークＮ１を通じてフィールド機器に届けられる。

例えば図１０の例では、ネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−２に対応するネットワークＮ２のフィールド機器としてＮ２−３が対応情報に登録されている場合で、フィールド機器Ｎ１−２からデータを受信したときに、フィールド機器Ｎ１−２に対応するフィールド機器Ｎ２−３から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータＤ３’がバッファ１３−３に格納されているので、このデータＤ３’がフィールド機器Ｎ１−２宛に送信される例を示している。

中継装置１は、例えば電源切断によって中継装置１の動作が終了するまで（図９ステップＳ３０７においてＹＥＳ）、ネットワークＮ１に接続されたフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３からデータを受信する度にステップＳ３００〜Ｓ３０６の処理を行う。

本実施例では、ネットワークに接続された各フィールド機器に対して望ましい送信周期を中継装置から設定するため、通信システムの管理者が想定したとおりの中継動作を実現することができる。また、周期設定動作を一定時間毎に行ったり、外部（管理者）からの指示に応じて周期設定動作を行ったりすることで、ネットワークに接続されるフィールド機器の変更や追加があった場合でも、短時間で管理者が想定したとおりの中継動作になるようにすることができる。また、本実施例では、各フィールド機器からの送信データを基に中継を行うため、中継装置とフィールド機器が時刻同期されていなくてもフィールド機器が所望するタイミングでデータを受け取ることが出来るので、時刻同期機能が無い場合でも、管理者が想定したとおりの中継動作を実現することができる。

本実施例の通信システムの構成例としては、プロセス制御用のフィールド機器をネットワークＮ１，Ｎ２に接続した例が考えられる。例えばネットワークＮ１にフィールド機器としてセンサとアクチュエータとが接続され、ネットワークＮ２にフィールド機器としてコントローラが接続されているとすれば、ネットワークＮ１のセンサで得られたプロセス制御の測定データが中継装置１を介してネットワークＮ２のコントローラに送信され、このコントローラから出力された制御データが中継装置１を介してネットワークＮ１のアクチュエータに送信される。

なお、本実施例では、ネットワークＮ１のフィールド機器とネットワークＮ２のフィールド機器とが１対１で対応している例について説明しているが、これに限るものではない。例えばネットワークＮ１の１つのフィールド機器とネットワークＮ２の複数のフィールド機器とが対応していることを示す対応情報を記憶部１４に登録しておいてもよいし、ネットワークＮ１の複数のフィールド機器とネットワークＮ２の１つのフィールド機器とが対応していることを示す対応情報を登録しておいてもよいし、ネットワークＮ１の複数のフィールド機器とネットワークＮ２の複数のフィールド機器とが対応していることを示す対応情報を登録しておいてもよい。

例えばネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１，Ｎ１−２に対応するネットワークＮ２のフィールド機器としてＮ２−２，Ｎ２−３が対応情報に登録されているときに、フィールド機器Ｎ１−１からデータを受信した場合、フィールド機器Ｎ１−１に対応するフィールド機器Ｎ２−２，Ｎ２−３から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータがバッファ１３に格納されていれば、これらのデータが取り出され、フィールド機器Ｎ１−１宛に送信される。

また、ネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３に対応するネットワークＮ２のフィールド機器としてＮ２−１〜Ｎ２−３が対応情報に登録されているときに、フィールド機器Ｎ２−２からデータを受信した場合、フィールド機器Ｎ２−２に対応するフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータがバッファ１２に格納されていれば、これらのデータが取り出され、フィールド機器Ｎ２−２宛に送信される。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例では、認識部１６３によって送信先のフィールド機器を特定しているが、このようなフィールド機器の特定を実施しなくてもよい。図１１は本発明の第２の実施例に係る通信システムの構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。

本実施例の中継装置１ａは、通信部１０，１１と、バッファ１２，１３と、記憶部１４ａと、設定部１５と、演算制御部１６ａとを備えている。
演算制御部１６ａは、中継制御部１６０，１６１と、伝送制御部１６２ａとを備えている。

中継装置１ａの周期設定動作は第１の実施例と同様なので、説明は省略する。なお、本実施例では、対応情報を記憶しておく必要がないため、記憶部１４ａは送信周期の情報のみを記憶していればよい。

図１２は中継装置１ａの周期設定後の動作を説明するフローチャートである。中継装置１ａの通信部１１の判別部１１１は、同通信部１１の検出部１１０がネットワークＮ２のフィールド機器からデータを受信すると（図１２ステップＳ４００においてＹＥＳ）、送信元のフィールド機器を判別する（図１２ステップＳ４０１）。図１２のステップＳ４０２，Ｓ４０３の処理は図５のステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理と同じなので、説明は省略する。

次に、中継装置１ａの伝送制御部１６２ａは、ネットワークＮ１のフィールド機器から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータがバッファ１２に格納されているかどうかを確認する（図１２ステップＳ４０４）。伝送制御部１６２ａは、ネットワークＮ１のフィールド機器から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータがバッファ１２に格納されている場合（データの存在が確認された場合）、この格納されたデータをステップＳ４００で受信したデータの送信元のネットワークＮ２のフィールド機器宛てに送信するよう中継制御部１６０に対して指示する。

伝送制御部１６２ａからの指示に応じて、中継制御部１６０は、ネットワークＮ１のフィールド機器から送信され自身が変換したデータをバッファ１２から取り出し、このデータに、伝送制御部１６２から送信先として指定されたネットワークＮ２のフィールド機器のＩＤを送信先ＩＤとして付加して通信部１１に渡す。通信部１１は、中継制御部１６０から渡されたデータをネットワークＮ２に送出する（図１２ステップＳ４０５）。

例えば図１３の例では、ネットワークＮ２のフィールド機器Ｎ２−１からデータを受信したときに、ネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３から送信され中継制御部１６０によって変換されたデータＤ４’，Ｄ５’，Ｄ６’がバッファ１２に格納されているので、これらのデータＤ４’，Ｄ５’，Ｄ６’がネットワークＮ２のフィールド機器Ｎ２−１宛に送信される例を示している。

中継装置１ａは、例えば電源切断によって中継装置１ａの動作が終了するまで（図１２ステップＳ４０６においてＹＥＳ）、ネットワークＮ２に接続されたフィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３からデータを受信する度にステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理を行う。

次に、ネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信したときに、このフィールド機器宛にデータを送信する動作を図１４を参照して説明する。
中継装置１ａの通信部１０の判別部１０１は、同通信部１０の検出部１００がネットワークＮ１のフィールド機器からデータを受信すると（図１４ステップＳ５００においてＹＥＳ）、送信元のフィールド機器を判別する（図１４ステップＳ５０１）。図１４のステップＳ５０２，Ｓ５０３の処理は図５のステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理と同じなので、説明は省略する。

次に、中継装置１ａの伝送制御部１６２ａは、ネットワークＮ２のフィールド機器から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータがバッファ１３に格納されているかどうかを確認する（図１４ステップＳ５０４）。伝送制御部１６２ａは、ネットワークＮ２のフィールド機器から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータがバッファ１３に格納されている場合（データの存在が確認された場合）、この格納されたデータをステップＳ５００で受信したデータの送信元のネットワークＮ１のフィールド機器宛てに送信するよう中継制御部１６１に対して指示する。

伝送制御部１６２ａからの指示に応じて、中継制御部１６１は、ネットワークＮ２のフィールド機器から送信され自身が変換したデータをバッファ１３から取り出し、このデータに、伝送制御部１６２から送信先として指定されたネットワークＮ１のフィールド機器のＩＤを送信先ＩＤとして付加して通信部１０に渡す。通信部１０は、中継制御部１６１から渡されたデータをネットワークＮ１に送出する（図１４ステップＳ５０５）。

例えば図１５の例では、ネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１からデータを受信したときに、ネットワークＮ２のフィールド機器Ｎ２−１〜Ｎ２−３から送信され中継制御部１６１によって変換されたデータＤ７’，Ｄ８’，Ｄ９’がバッファ１３に格納されているので、これらのデータＤ７’，Ｄ８’，Ｄ９’がネットワークＮ１のフィールド機器Ｎ１−１宛に送信される例を示している。

中継装置１ａは、例えば電源切断によって中継装置１ａの動作が終了するまで（図１４ステップＳ５０６においてＹＥＳ）、ネットワークＮ１に接続されたフィールド機器Ｎ１−１〜Ｎ１−３からデータを受信する度にステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理を行う。

なお、第１、第２の実施例において、ネットワークＮ１，Ｎ２は有線ネットワーク、無線ネットワークのいずれであってもよい。

なお、第１、第２の実施例において、バッファに同種のデータが格納される場合、バッファに格納されるデータの数量は問わない。すなわち、バッファに格納されるデータは、直近のデータのみ、未送信のデータすべて、通信開始時からのデータすべて、等のいずれであってもよい。

なお、第１、第２の実施例において、バッファに同種のデータが複数存在する際、送信データとしてバッファからどのようなデータを選択するかは問わない。すなわち、送信データは、直近のデータ、未送信のデータすべて、送信元の機器から格納時刻等で指定されたデータ、等のいずれであってもよい。

第１、第２の実施例で説明した中継装置１，１ａのうち通信部１０，１１のハードウェアを除く構成は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて、本発明の中継方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供され、記憶装置に格納される。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、通信規格が異なるネットワーク間のデータ伝送を中継する技術に適用することができる。

１，１ａ…中継装置、１０，１１，２１…通信部、１２，１３…バッファ、１４，１４ａ…記憶部、１５…設定部、１６，１６ａ…演算制御部、２０…データ処理部、２２…送信周期制御部、１００，１１０…検出部、１０１，１１１…判別部、１６０，１６１…中継制御部、１６２，１６２ａ…伝送制御部、１６３…認識部、２２０…タイマ、２２１…設定値変更部、Ｎ１，Ｎ２…ネットワーク、Ｎ１−１〜Ｎ１−３，Ｎ２−１〜Ｎ２−３…フィールド機器。

Claims (6)

1. 第１のネットワークとデータを送受信するように構成された第１の通信部と、
   前記第１のネットワークと通信規格が異なる第２のネットワークとデータを送受信するように構成された第２の通信部と、
   前記第１、第２のネットワークに接続された各機器の望ましい送信周期の情報をあらかじめ記憶するように構成された記憶部と、
   この記憶部に記憶された情報に基づいて、前記第１、第２のネットワークに接続された各機器の送信周期を設定するように構成された設定部と、
   前記第１のネットワークから前記第１の通信部によって受信された第１のデータを前記第２のネットワークの通信規格に則った第１の変換データに変換するように構成された第１の中継制御部と、
   前記第２のネットワークから前記第２の通信部によって受信された第２のデータを前記第１のネットワークの通信規格に則った第２の変換データに変換するように構成された第２の中継制御部と、
   前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信され、かつ前記第２の変換データが存在する場合に、前記第１の通信部によって受信された第１のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第２の変換データを前記第１の通信部から送信させるように構成された伝送制御部とを備えることを特徴とする中継装置。
2. 請求項１記載の中継装置において、
   前記伝送制御部は、前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信され、かつ前記第１の変換データが存在する場合に、前記第２の通信部によって受信された第２のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第１の変換データを前記第２の通信部から送信させることを特徴とする中継装置。
3. 請求項１記載の中継装置において、
   前記記憶部は、前記送信周期の情報に加えて、前記第１のネットワークに接続された機器と前記第２のネットワークに接続された機器との対応情報をあらかじめ記憶し、
   前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信されたときに、前記対応情報を参照し、この第１のデータの送信元の機器に対応する前記第２のネットワークの機器を特定するように構成された認識部をさらに備え、
   前記伝送制御部は、前記第１の通信部によって前記第１のデータが受信され、かつ前記認識部によって特定された第２のネットワークの機器に対応する前記第２の変換データが存在する場合のみ、前記第１の通信部によって受信された第１のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第２の変換データを前記第１の通信部から送信させることを特徴とする中継装置。
4. 請求項２記載の中継装置において、
   前記記憶部は、前記送信周期の情報に加えて、前記第１のネットワークに接続された機器と前記第２のネットワークに接続された機器との対応情報をあらかじめ記憶し、
   前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信されたときに、前記対応情報を参照し、この第２のデータの送信元の機器に対応する前記第１のネットワークの機器を特定するように構成された認識部をさらに備え、
   前記伝送制御部は、前記第２の通信部によって前記第２のデータが受信され、かつ前記認識部によって特定された第１のネットワークの機器に対応する前記第１の変換データが存在する場合のみ、前記第２の通信部によって受信された第２のデータの送信元の機器宛てに、存在が確認された前記第１の変換データを前記第２の通信部から送信させることを特徴とする中継装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の中継装置において、
   前記第１のデータは、前記第１のネットワークに接続された機器から送信された測定データを含み、
   前記第２のデータは、前記第１のネットワークに接続された機器を制御する、前記第２のネットワークに接続された機器から送信された制御データを含むことを特徴とする中継装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中継装置と、
   前記第１のネットワークに接続された機器と、
   前記第２のネットワークに接続された機器とを備え、
   前記第１、第２のネットワークに接続された各機器は、前記中継装置から送信された送信周期情報に応じてデータの送信周期を変更可能なように構成された送信周期制御部を備えることを特徴とする通信システム。

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