JP2021190968A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】スレーブ側機器におけるマイコンのシリアルポート数を低減することができる通信システムを提供する。【解決手段】スレーブ側機器３０は、マスタ側機器２０から無線通信によりデータを受信可能な無線通信モジュール３１を備える。スレーブ側機器３０，４０，５０は、それぞれ、無線通信モジュール３１とデータ通信可能に連結されたマイコン３４，４３，５３を備える。スレーブ側機器３０において無線通信モジュール３１とマイコン３４との間に、ＲＳ４８５ドライバ３２，３３を設け、通信線Ｌ２を通して無線通信モジュール３１で受け取ったデータをスレーブ側機器３０においてマイコン３４にシリアル通信で送る。通信線Ｌ２から分岐してスレーブ側機器４０，５０においてＲＳ４８５ドライバ４２，５２を介してマイコン４３，５３に接続して無線通信モジュール３１で受け取ったデータをマイコン４３，５３にシリアル通信で送る。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムに関するものである。

通信システムにおいて、１（マスタ）対複数（スレーブ）の構成で、図２に示すように、マスタ側機器１００とスレーブ側機器１０１，１０２，１０３との間の通信を通信線Ｌ１００，Ｌ１０１，Ｌ１０２，Ｌ１０３を用いてＲＳ４８５通信で行う（例えば、特許文献１参照）。また、図３に示すように、マスタ側機器２００とスレーブ側機器２０１，２０２，２０３との間の通信を無線通信モジュール２０１ａ，２０２ａ，２０３ａを用いて無線通信で行う。さらに、図４に示すように、マスタ側機器３００からスレーブ側機器３０１，３０２，３０３への通信として、ゲートウェイ３０４等の中継機器が無線通信でデータを受け取り、通信線Ｌ３００を用いてＲＳ４８５通信で行う（例えば、特許文献２参照）。この際、ゲートウェイ３０４等の中継機器におけるマイコン３０４ａでは複数のシリアルポートＰ３００，Ｐ３０１を使用する。

特開２０１８−７８５０２号公報 特開２０１７−９８７６２号公報

図２の有線方式の場合、ケーブルが長いほどケーブル費用がかかるとともに配線によって設置制限がある。図２の有線方式に比べ図３の無線方式を採用することによりケーブルを不要にできるが無線通信では無線通信モジュール（アンテナ等の通信手段も含む）２０１ａ，２０２ａ，２０３ａがスレーブ側機器２０１，２０２，２０３毎に必要となる。図４の場合、ゲートウェイ３０４等の中継機器が別途必要となる。ちなみに、ゲートウェイ等の中継機器を使用しないで、図５に示すように、マスタ側機器４００からスレーブ側機器４０１，４０２，４０３への通信として、１つの無線通信モジュール４０４で受信して１つのスレーブ側機器４０１のマイコン４０１ａから通信線Ｌ４００を用いてＲＳ４８５通信で他のスレーブ側機器４０２，４０３のマイコン４０２ａ，４０３ａに接続する構成を採用すると、無線通信モジュール４０４に繋がるスレーブ側機器４０１のマイコン４０１ａにおいては無線通信モジュール４０４に接続するシリアルポートＰ４００、及び、ＲＳ４８５ドライバ４０１ｂに接続するシリアルポートＰ４０１が必要となる。

本発明の目的は、スレーブ側機器におけるマイコンのシリアルポート数を低減することができる通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するための通信システムは、マスタ側機器と複数のスレーブ側機器とを備える通信システムであって、前記複数のスレーブ側機器のうちの１つのスレーブ側機器は、前記マスタ側機器から無線通信によりデータを受信可能な無線通信モジュールを備え、前記複数のスレーブ側機器は、それぞれ、前記無線通信モジュールとデータ通信可能に連結されたマイコンを備え、前記１つのスレーブ側機器において前記無線通信モジュールと前記マイコンとの間に、一対の送受信用シリアル通信ドライバを設け、前記一対の送受信用シリアル通信ドライバを繋ぐ通信線を通して前記無線通信モジュールで受け取ったデータを前記１つのスレーブ側機器において前記マイコンにシリアル通信で送るとともに、前記通信線から分岐して前記複数のスレーブ側機器のうちの他のスレーブ側機器においてシリアル通信ドライバを介してマイコンに接続して前記無線通信モジュールで受け取ったデータを前記他のスレーブ側機器において前記マイコンにシリアル通信で送ることを要旨とする。

これによれば、１つのスレーブ側機器での無線通信モジュールとマイコンとの間において一対の送受信用シリアル通信ドライバを繋ぐ通信線から分岐して他のスレーブ側機器においてシリアル通信ドライバを介してマイコンに接続することにより、スレーブ側機器におけるマイコンのシリアルポート数を低減することができる。

また、通信システムにおいて、前記一対の送受信用シリアル通信ドライバ、及び、前記他のスレーブ側機器におけるシリアル通信ドライバは、ＲＳ４８５ドライバであるとよい。この場合、ＲＳ４８５通信を用いることによりノイズに強くなるとともに長距離の通信が可能となる。

本発明によれば、スレーブ側機器におけるマイコンのシリアルポート数を低減することができる。

実施形態における通信システムの電気的構成図。 従来の通信システムの電気的構成図。 従来の通信システムの電気的構成図。 従来の通信システムの電気的構成図。 課題を説明するための通信システムの電気的構成図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。本実施形態では、農業用ハウスにおける窓の開閉装置に適用している。
図１に示すように、通信システム１０は、マスタ側機器２０と複数のスレーブ側機器（３０，４０，５０）とを備える。図１においては、説明の便宜上、複数のスレーブ側機器として、第１スレーブ側機器３０と第２スレーブ側機器４０と第３スレーブ側機器５０を備えるものとして説明する。

マスタ側機器２０と複数のスレーブ側機器（３０，４０，５０）とは双方向通信可能となっており、マスタ側機器２０から各スレーブ側機器（３０，４０，５０）に対し窓開閉モータ駆動のための制御指令を出力するとともに、各スレーブ側機器（３０，４０，５０）からマスタ側機器２０に対し実際の窓の開度に相当するモータ駆動量をフィードバックする。あるいは、各スレーブ側機器（３０，４０，５０）からマスタ側機器２０に対しモータ駆動に伴うモータ通電電流の検出値を送る。

第１スレーブ側機器３０は、無線通信モジュール３１とＲＳ４８５ドライバ３２とＲＳ４８５ドライバ３３とマイコン３４と第１窓開閉モータ３５とコネクタ３６を備える。第２スレーブ側機器４０は、コネクタ４１とＲＳ４８５ドライバ４２とマイコン４３と第２窓開閉モータ４４を備える。第３スレーブ側機器５０は、コネクタ５１とＲＳ４８５ドライバ５２とマイコン５３と第３窓開閉モータ５４を備える。

第１スレーブ側機器３０の無線通信モジュール３１は、アンテナ等の通信手段と接続されており、マスタ側機器２０と無線通信可能に接続されている。このように、複数のスレーブ側機器３０，４０，５０のうちの１つのスレーブ側機器３０は、マスタ側機器２０から無線通信によりデータを受信可能な無線通信モジュール３１を備える。

第１スレーブ側機器３０のマイコン３４は、無線通信モジュール３１と通信可能に連結されている。第２スレーブ側機器４０のマイコン４３は、無線通信モジュール３１と通信可能に連結されている。第３スレーブ側機器５０のマイコン５３は、無線通信モジュール３１と通信可能に連結されている。このように、複数のスレーブ側機器３０，４０，５０は、それぞれ、無線通信モジュール３１と通信可能に連結されたマイコン３４，４３，５３を備える。

第１スレーブ側機器３０において無線通信モジュール３１とＲＳ４８５ドライバ３２とは通信線Ｌ１によりシリアル通信可能に接続されている。ＲＳ４８５ドライバ３２とＲＳ４８５ドライバ３３とは通信線Ｌ２によりＲＳ４８５通信可能に接続されている。ＲＳ４８５ドライバ３２とＲＳ４８５ドライバ３３は、いずれも、データの送信機能及びデータの受信機能を有する。ＲＳ４８５ドライバ３３とマイコン３４とは通信線Ｌ３によりシリアル通信可能に接続されている。マイコン３４と第１窓開閉モータ３５とは通信線Ｌ４により接続されている。このように、１つのスレーブ側機器３０において無線通信モジュール３１とマイコン３４との間に、一対の送受信用シリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ３２，３３が設けられ、一対の送受信用シリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ３２，３３を繋ぐ通信線Ｌ２を通してＲＳ４８５通信可能であり、無線通信モジュール３１で受け取ったデータを１つのスレーブ側機器３０においてマイコン３４にシリアル通信で送ることができるようになっている。

第１スレーブ側機器３０において通信線Ｌ２からＲＳ４８５通信用の通信線Ｌ５が分岐している。通信線Ｌ５にはコネクタ３６が接続されている。コネクタ３６からＲＳ４８５通信用の通信線Ｌ６が延びている。通信線Ｌ６は第２スレーブ側機器４０のコネクタ４１及び第３スレーブ側機器５０のコネクタ５１と接続されている。

第２スレーブ側機器４０においてコネクタ４１とＲＳ４８５ドライバ４２とは通信線Ｌ１０によりＲＳ４８５通信可能に接続されている。ＲＳ４８５ドライバ４２は、データの送信機能及びデータの受信機能を有する。ＲＳ４８５ドライバ４２とマイコン４３とは通信線Ｌ１１によりシリアル通信可能に接続されている。マイコン４３と第２窓開閉モータ４４とは通信線Ｌ１２により接続されている。

第３スレーブ側機器５０においてコネクタ５１とＲＳ４８５ドライバ５２とは通信線Ｌ２０によりＲＳ４８５通信可能に接続されている。ＲＳ４８５ドライバ５２は、データの送信機能及びデータの受信機能を有する。ＲＳ４８５ドライバ５２とマイコン５３とは通信線Ｌ２１によりシリアル通信可能に接続されている。マイコン５３と第３窓開閉モータ５４とは通信線Ｌ２２により接続されている。

第１スレーブ側機器３０において無線通信モジュール３１とＲＳ４８５ドライバ３２とＲＳ４８５ドライバ３３とマイコン３４とコネクタ３６と通信線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５とが同一基板内に実装されている。また、第２スレーブ側機器４０においてコネクタ４１とＲＳ４８５ドライバ４２とマイコン４３と通信線Ｌ１０，Ｌ１１とが同一基板内に実装されている。第３スレーブ側機器５０においてコネクタ５１とＲＳ４８５ドライバ５２とマイコン５３と通信線Ｌ２０，Ｌ２１とが同一基板内に実装されている。

このように、基板上においてＲＳ４８５通信を行えるようにするとともに更に分岐する。即ち、ＲＳ４８５通信用の通信線Ｌ２から分岐して複数のスレーブ側機器３０，４０，５０のうちの他のスレーブ側機器４０，５０においてシリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ４２，５２を介してマイコン４３，５３に接続している。そして、無線通信モジュール３１で受け取ったデータを他のスレーブ側機器４０，５０においてマイコン４３，５３にシリアル通信で送ることができるようになっている。

次に、作用について説明する。
マスタ側機器２０から各スレーブ側機器３０，４０，５０へのデータ通信は次のように行われる。まず、マスタ側機器２０が制御命令のデータを出力する。すると、スレーブ側機器３０の無線通信モジュール３１がデータを受け取る。受け取ったデータは、ＲＳ４８５通信により第１スレーブ側機器３０のマイコン３４、第２スレーブ側機器４０のマイコン４３、第３スレーブ側機器５０のマイコン５３に送られる。そして、動作指示を受けた各スレーブ側機器３０，４０，５０のマイコン３４，４３，５３はモータ３５，４４，５４の駆動を開始して窓開閉動作が行われる。

このように、１つのスレーブ側機器３０での無線通信モジュール３１とマイコン３４との間において、一対の送受信用シリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ３２，３３を繋ぐ通信線Ｌ２から分岐して他のスレーブ側機器４０，５０においてシリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ４２，５２を介してマイコン４３，５３に接続されている。第１スレーブ側機器３０のマイコン３４はシリアルポートＰ１を有し、第２スレーブ側機器４０のマイコン４３はシリアルポートＰ２を有し、第３スレーブ側機器５０のマイコン５３はシリアルポートＰ３を有する。これにより、スレーブ側機器３０，４０，５０における各マイコン３４，４３，５３のシリアルポート数はそれぞれ「１」であり、シリアルポート数は低減される。

図１において仮想線で示すように第２スレーブ側機器４０用の無線通信モジュール８０及びＲＳ４８５ドライバ８１が不要になるとともに、第３スレーブ側機器５０用の無線通信モジュール９０及びＲＳ４８５ドライバ９１が不要になる。つまり、無線通信モジュールがスレーブ側機器３０，４０，５０毎に必要がないとともに、長いケーブル配線が必要なく、さらに、ゲートウェイ等の中継機器が不要となることにより、コストの低減が図られる。また、図２に示すようなケーブルを不要にできることから配線の簡素化が可能になる。図５における無線通信モジュール４０４に繋がるマイコン４０１ａは無線通信モジュール用のシリアルポートＰ４００と、ＲＳ４８５ドライバ用のシリアルポートＰ４０１が必要であったが、図１に示す本実施形態ではマイコン３４は、１つのシリアルポートＰ１を有し、図５での無線通信モジュール４０４とのシリアルポートＰ４００と、ＲＳ４８５ドライバ４０１ｂとのシリアルポートＰ４０１を共通化して、シリアルポートを１つにできる。

このように、その構成として、無線通信モジュール３１とマイコン３４，４３，５３との間の通信をシリアル通信ではなくＲＳ４８５通信で行うことで、１個の無線通信モジュール３１で受け取ったデータをＲＳ４８５通信で各マイコン３４，４３，５３に送ることが可能となる。ここでの「無線通信」は様々な通信規格にも適用可能である。シリアル通信は、短距離用通信（基本的に基板内で用いる通信）である。ＲＳ４８５通信は、ノイズに強く、長距離の通信が可能である。

以下、詳しく説明する。
マスタ側から通信により各スレーブ側の機器（モータ）を制御する場合、従来は、図２ではＲＳ４８５通信による機器制御（有線）であり、図３では無線通信による機器制御であり、図４では無線通信によるマスタ側機器３００からのデータをゲートウェイ３０４等の中継機器が受信し、マイコン３０４ａを介してＲＳ４８５ドライバ３０５から、有線、コネクタ等を経由したＲＳ４８５通信による機器制御である。図５では無線通信でデータを受け取り、機器を制御する（ゲートウェイ無し）。このような従来方式では、無線通信を利用する場合、無線通信モジュールがスレーブ側機器毎に必要になる。また、ＲＳ４８５通信を利用する場合、ゲートウェイ等の中継機器が必要である。図５のように中継機器を用いない場合でも、スレーブ側機器内のマイコン４０１ａには、無線通信モジュール用と、ＲＳ４８５ドライバ用のシリアルポートＰ４００，Ｐ４０１が必要である。

本実施形態においては、無線通信のデータをＲＳ４８５通信に変換するとともに分岐させて各機器を制御することにより、無線通信モジュール、中継機器等の部品数を削減しつつ通信費用を抑制することができる。即ち、図１では無線通信モジュール３１とマイコン３４との間をＲＳ４８５通信することにより分岐可能となり、１個の無線通信モジュールでデータを受け取りＲＳ４８５通信で複数の機器を制御できる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）マスタ側機器２０と複数のスレーブ側機器３０，４０，５０とを備える通信システム１０の構成として、複数のスレーブ側機器３０，４０，５０のうちの１つのスレーブ側機器３０は、マスタ側機器２０から無線通信によりデータを受信可能な無線通信モジュール３１を備える。複数のスレーブ側機器３０，４０，５０は、それぞれ、無線通信モジュール３１とデータ通信可能に連結されたマイコン３４，４３，５３を備える。１つのスレーブ側機器３０において無線通信モジュール３１とマイコン３４との間に、一対の送受信用シリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ３２，３３を設け、一対の送受信用シリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ３２，３３を繋ぐ通信線Ｌ２を通して無線通信モジュール３１で受け取ったデータを１つのスレーブ側機器３０においてマイコン３４にシリアル通信で送るとともに、通信線Ｌ２から分岐して複数のスレーブ側機器３０，４０，５０のうちの他のスレーブ側機器４０，５０においてシリアル通信ドライバとしてのＲＳ４８５ドライバ４２，５２を介してマイコン４３，５３に接続して無線通信モジュール３１で受け取ったデータを他のスレーブ側機器４０，５０においてマイコン４３，５３にシリアル通信で送る。よって、スレーブ側機器３０，４０，５０におけるマイコン３４，４３，５３のシリアルポート数を低減することができる。

（２）一対の送受信用シリアル通信ドライバ（３２，３３）、及び、他のスレーブ側機器４０，５０におけるシリアル通信ドライバ（４２，５２）は、ＲＳ４８５ドライバである。よって、ＲＳ４８５通信を用いることによりノイズに強くなるとともに長距離の通信が可能となる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○複数のスレーブ側機器として、スレーブ側機器の数は「２」以上であればよい。
〇マスタ側機器２０と複数のスレーブ側機器（３０，４０，５０）とは双方向通信可能であったが、これに限ることなく、マスタ側機器２０から複数のスレーブ側機器（３０，４０，５０）にのみ通信できる単方向（一方向）通信でもよい。この単方向（一方向）通信を行う場合、一対の送受信用シリアル通信ドライバ（３２，３３）、及び、他のスレーブ側機器４０，５０におけるシリアル通信ドライバ（４２，５２）としてＲＳ４８５ドライバに代わり、例えばＲＳ４２２ドライバを用いてもよい。

要は、少なくともマスタ側機器から複数のスレーブ側機器に通信できるシステム構成であればよい。
〇図１ではアクチュエータとしてモータ３５，４４，５４を用いたが、モータ以外の機器であってもよい。

○農業用ハウスにおける窓の開閉装置に適用したが、これに限ることなく他の農業分野での通信システムに適用してもよい。
さらに、農業分野に用いる通信システム以外にも、例えば、一般産業機器に用いる通信システムに適用することもできる。例えば、電磁弁を駆動する装置における通信システムに適用してもよい。

１０…通信システム、２０…マスタ側機器、３０…第１スレーブ側機器、３１…無線通信モジュール、３２…ＲＳ４８５ドライバ、３３…ＲＳ４８５ドライバ、３４…マイコン、４０…第２スレーブ側機器、４２…ＲＳ４８５ドライバ、４３…マイコン、５０…第３スレーブ側機器、５２…ＲＳ４８５ドライバ、５３…マイコン、Ｌ２…通信線。

Claims (2)

1. マスタ側機器と複数のスレーブ側機器とを備える通信システムであって、
   前記複数のスレーブ側機器のうちの１つのスレーブ側機器は、前記マスタ側機器から無線通信によりデータを受信可能な無線通信モジュールを備え、
   前記複数のスレーブ側機器は、それぞれ、前記無線通信モジュールとデータ通信可能に連結されたマイコンを備え、
   前記１つのスレーブ側機器において前記無線通信モジュールと前記マイコンとの間に、一対の送受信用シリアル通信ドライバを設け、前記一対の送受信用シリアル通信ドライバを繋ぐ通信線を通して前記無線通信モジュールで受け取ったデータを前記１つのスレーブ側機器において前記マイコンにシリアル通信で送るとともに、前記通信線から分岐して前記複数のスレーブ側機器のうちの他のスレーブ側機器においてシリアル通信ドライバを介してマイコンに接続して前記無線通信モジュールで受け取ったデータを前記他のスレーブ側機器において前記マイコンにシリアル通信で送る
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記一対の送受信用シリアル通信ドライバ、及び、前記他のスレーブ側機器におけるシリアル通信ドライバは、ＲＳ４８５ドライバである
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

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