JP3728937B2 - リング状ネットワークのデータ伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタ局及び複数のスレーブ局でリング状ネットワークを構築し、このリング状ネットワークに伝送フレームを２周させ、各局で伝送フレームの一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことによりデータ交換処理を完結させるプロトコルを有するリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムに関し、局遅延時間を減少させるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のリング状ネットワークにおけるデータ転送システムとしては、例えば図１１に示すように、データを収集／配信するマスタ局Ｍと、このマスタ局Ｍに対して自局データを授受する複数例えば４つのスレーブ局Ａ〜Ｄとが伝送路Ｔを介してリング状に接続されてリング状ネットワークを構築し、このリング状ネットワークに１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる状態、操作を行うことでデータ交換処理を完結させるプロトコルを持つデータ転送システムが提案されている。
【０００３】
その一例は、マスタ局Ｍが送出した一周目のデータ収集フレームに自局のデータを追加しながら中継送信し、さらに二周目のデータ収集フレームから自局の追加したデータを除去することにより、伝送効率向上を図りながらデータ交換を行うようにしている。
【０００４】
すなわち、図１２に示すように、マスタ局Ｍはデータを収集／交換するために、先ず、各スレーブ局Ａ〜Ｄの持つデータ、ステータスなどを収集するための制御コードを含む伝送フレームＦをスレーブ局Ａ〜Ｄに送信する。
【０００５】
マスタ局Ｍは、先ず一周目にデータ収集フレームであることを表すフレーム識別コードを付加したデータ収集フレームＣＦをスレーブ局Ａ〜Ｄに送信する。
各スレーブ局Ａ〜Ｄは、受信待ちモードとなっており、データ収集フレームＣＦを受信すると、そのフレーム識別コード部を解析し、受信フレームがデータ収集フレームであることを認識すると、追加送信モードに遷移して、自局データをデータ収集フレームＣＦにおけるヘッダの次に配置されるデータ部の一番最後尾に付加して後続局に送信し、送信が終わると、続いて自局データ除去／中継送信モードに遷移し、二周目のフレーム受信を待つ。
【０００６】
全てのスレーブ局Ａ〜Ｄが順次自局データを付加した状態で、データ収集フレームＣＦはリング状ネットワークを一巡して最初にフレームを送出したマスタ局Ｍに戻る。
【０００７】
フレームを生成・送出したマスタ局Ｍは、スレーブ局と同様にそのフレームに自局のデータ、ステータスを付加し、二周目フレームＳＦとしてスレーブ局Ａ〜Ｄに中継送信する。
【０００８】
二周目フレームＳＦを受信した各スレーブ局Ａ〜Ｄは、順次自局で付加したデータを除去していき、最終的にフレームを最初に送出したマスタ局には自局の追加したデータのみが戻ってくる。
【０００９】
このように伝送フレームを２巡させるトータルフレーム方式においては、リング状ネットワークに接続された各局は、接続順や位置に関係なく互いにデータを交換することができ、且つ追加と削除を交互に行うことにより、トークンパス方式に比較して伝送効率を上げることができる。
【００１０】
リング状ネットワークにおいては、伝送効率、また各局が持つ伝送データバッファ資源などを考慮し、受信フレームが全て受信される以前に状態を遷移し、中継送信動作を開始するのが一般的である。したがって、宛先局アドレス等と共にフレームを定義し、受信可否、状態遷移などの制御情報として使用される重要な情報であるフレーム識別コードは、通常フレームの先頭側に配置される。
【００１１】
各局は、フレーム受信時、フレーム制御コードなどを含むヘッダ部を一端バッファに格納し、解析をした後、受信状態から次の中継／送信状態やフレーム除去などの動作を行い、中継送信を開始する。受信から中継送信開始までの時間が短いほど、各局で消費する遅延時間が少なくなり、伝送効率が上がる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトータルフレーム方式を採用したリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムにあっては、各局で消費する遅延時間が少ないことにより、マスタ局で、所定の伝送フレームを送信中にリングを一巡して戻ってきた伝送フレームを受信することが生じ、この受信した伝送フレームを自局で削除しないためには、遅延バッファを設ける必要があり、この遅延バッファの遅延時間はリング状ネットワークの構築状況に応じた最大遅延時間に設定するのが一般的である。
【００１３】
ところが、遅延バッファの遅延時間を長く設定すると、マスタ局での局遅延が発生し、トータルフレーム方式の第１の目的であるネットワークの伝送効率が低下するという未解決の課題がある。
【００１４】
また、共通のリング状ネットワークにトータルフレーム方式の伝送方式と、一般に知られているトークンリング方式等の他の伝送方式を組み合わせて、メッセージ伝送機能等の一般のネットワークとしての機能もカバーするようにネットワークシステムにおいては、トータルフレーム方式以外の方式を使用しているときでも常にマスタ局で遅延バッファが介在することになり、伝送効率が低下するという未解決の課題もある。
【００１５】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、マスタ局の局遅延を最小限に抑えて伝送効率の低下を防止することができるリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムは、データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とがリング状ネットワークに接続され、且つ前記リング状ネットワークに１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにしたリング状ネットワークのデータ伝送システムにおいて、前記マスタ局は、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延バッファと、前記リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数を検出し、検出したスレーブ局数に基づいて前記遅延バッファを必要とするか否かを判定するバッファ要判定手段と、該バッファ要判定手段の判定結果が前記遅延バッファを必要としない状態であるときに前記遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信する伝送フレーム受信切換手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に係る発明においては、バッファ用判定手段で、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数が多く、これら各スレーブ局での局遅延時間の合計時間が長くなって、マスタ局で伝送フレームの送信が終了した後に一巡した伝送フレームを受信する場合には、遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信し、各スレーブ局の局遅延時間の合計時間が短くマスタ局で伝送フレームの送信中に一巡した伝送フレームを受信するときには遅延バッファを介して伝送フレームを受信する。
【００１８】
また、請求項２に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、請求項１に係る発明において、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに、伝送フレーム未伝送量に基づいて前記遅延バッファの必要バッファ量を設定する遅延時間設定手段を備えていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項２に係る発明においては、遅延時間設定手段で、リング状ネットワークに対して伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに伝送フレーム未伝送量に基づいて必要な遅延バッファ量を算出し、可変遅延バッファを設定することにより、遅延時間を最適化する。
【００２０】
さらに、請求項３に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とが接続されたリング状ネットワークに対して、１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにした第１のデータ伝送方式と他の伝送フレームを使用した第２のデータ伝送方式とで時分割でデータ伝送するようにしたネットワークシステムにおいて、前記マスタ局に設けられた前記リング状ネットワークを管理する処理手段と、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延時間を変更可能な遅延バッファと、前記処理手段で第１の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介して伝送フレームを受信し、第２の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介することなく伝送フレームを受信するようにした受信切換手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
この請求項３に係る発明においては、遅延時間を必要とする第１の伝送方式と、トークンリング方式等の他の遅延時間を必要としない第２の伝送方式とを組み合わせてリング状ネットワークを使用する場合に、第１の伝送方式を使用する場合には、遅延バッファを使用して伝送フレームの受信を行い、第２の伝送方式を使用する場合には遅延バッファを使用することなく伝送フレームを受信し、伝送方式に応じて遅延バッファを介在させるか否かを選択する。
【００２２】
さらにまた、請求項４に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、請求項３に係る発明において、前記受信切換手段が、伝送フレームを監視するフレーム監視制御回路で構成されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項４に係る発明においては、伝送フレームを監視するフレーム監視制御回路で遅延バッファを介在させるか否かの切換えをハードウェアで行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態の概略構成を示すブロック図であり、リレー、スイッチ等のオン／オフ機器を制御する信号を出力する３台の出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 と、リレー、スイッチ等のオン／オフ機器の状態信号を入力する２台の入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 と、各出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 に対して出力指令データを送出して、オン／オフ機器の制御を行うと共に、各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 からのオン／オフ機器の状態を表す状態データを取込んでシステムの監視等を行うコンピュータで構成される１つのファクトリーオートメーション用の制御装置ＣＲとが、制御装置ＣＲを上流として、その下流側に順次局を構成する入力装置ＳＩ1 、出力装置ＳＯ1 、出力装置ＳＯ2 、入力装置ＳＩ2 及び出力装置ＳＯ3 の順となるように伝送路Ｔでリング状に接続されてリング状ネットワークが構築されている。
【００２５】
制御装置ＣＲは、電源が立ち上がって起動がかかったときに、ネットワークに接続されている各出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 及び各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 の接続状態を把握し、これに基づいて固定長の伝送フレームＦのフォーマットを決定して、このフォーマットに従って各出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 に対して伝送フレームＦに対するデータアクセス位置をデータアクセス情報として通知する。
【００２６】
また、制御装置ＣＲは、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 に対してアクセスする要求が発生したときに、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 に対する出力指令データを書込んだ伝送フレームＦを生成して、これを伝送路Ｔに送出し、この伝送フレームＦがリング状ネットワークを一巡して戻ってきたときに伝送フレームＦに書込まれている入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 の状態データを読込むと共に、受信した伝送フレームＦを除去するようにしている。
【００２７】
そして、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 は、図２に示すように、上流側から入力側信号線１１を介して伝送されてくる入力フレームがセレクト信号ＳL によって切換えられるセレクタ１２に供給され、このセレクタ１２の一方の出力端子ｔo1側が遅延バッファ１３を介して他の同様にセレクト信号ＳL によって切換えられるセレクタ１４の一方の入力端子ｔi1に、他方の出力端子ｔo2が直接スルーライン１５を介して他のセレクタ１４の他方の入力端子ｔi2に接続され、他方のセレクタ１４から入力フレームを取り込むように構成されている。
【００２８】
各セレクタ１２及び１４は入力されるセレクト信号ＳL が論理値“０”であるときに遅延バッファ１３を選択し、論理値“１”であるときにスルーライン１５を選択する。
【００２９】
また、遅延バッファ１３は、自己が伝送フレームを送信している最中に、リング状ネットワークを一巡してきた伝送フレームの先頭を受信したときに、自己が送信中の伝送フレームの残り伝送時間以上の遅延時間を有する例えばシフトレジスタで構成されている。
【００３０】
そして、セレクタ１４と自己が出力する伝送フレームを格納する出力バッファ１６とを切換回路１７で選択して出力側信号線１８に接続するようにし、フレーム終了検出回路１８で出力バッファ１６から送出される伝送フレームＦの最終位置にある特別な符号を持たせたエンドデリミタ部ＥＤを検出するまでは、切換回路１７を出力バッファ１６側として伝送フレームＦの送出を継続し、フレーム終了検出回路１８で伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したときに切換回路１７をセレクタ１４側に切換えて、ネットワークを一巡してきた伝送フレームＦを受信する。
【００３１】
さらに、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 は、図３の処理を実行し、先ず、ステップＳ１で、自己がマスタ制御装置となるか否かを判定する。この判定は、例えば、各制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 に予めマスタ選択用のハードウェアスイッチを設けておき、これらの何れか一方のハードウェアスイッチのみをオン状態としておくことにより、自己のハードウェアスイッチがオン状態であるか否かを判別することにより、マスタ制御装置となるか否かを判別する。
【００３２】
ハードウェアスイッチがオフ状態である制御装置は、ステップＳ２に移行して、後述する図３の出力装置及び入力装置と同様の伝送処理を起動してから処理を終了し、ハードウェアスイッチがオン状態である制御装置は、ステップＳ３に移行する。
【００３３】
このステップＳ３では、前述した第１の実施形態における制御装置ＣＲと同様に、リング状ネットワークに接続されている各局の構成を把握する接続情報の収集を行ってからステップＳ４に移行し、伝送フレームＦのフォーマットを決定する。
【００３４】
この伝送フレームＦのフォーマット例としては、図５に示すように、フレームの先頭を示すスタートデリミタ部ＳＤと、フレーム種別を表すフレーム制御部ＦＣと、データ部ＤＴと、フレームの検査を行うフレームチェックシーケンス部ＦＣＳとフレームの終了を示すエンドデリミタ部ＥＤとで構成されている。
【００３５】
そして、データ部ＤＴの内容即ちデータ及びデータ長などは上述したネットワークの接続情報によって決定される。
この第１の実施形態では、前述したように、制御装置ＣＲの下流側に入力装置ＳＩ1 、出力装置ＳＯ1 、出力装置ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ2 が順次正常に接続されており、且つ２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 の管理対象となる出力装置ＳＯi （ｉ＝１，２）及び入力装置ＳＩj （ｊ＝１，２）が異なる場合には、データ部ＤＴの内容は、先頭に入力装置ＳＩ1 に対する書込データ量がＡバイトのデータ領域ＤＴ1 を設定し、以下順次出力装置ＳＯ1 に対する読取データ量がＢバイトのデータ領域ＤＴ2 、出力装置ＳＯ2 に対する読取データ量がＣバイトのデータ領域ＤＴ3 及び入力装置ＳＩ2 に対する書込データ量がＤバイトのデータ領域ＤＴ4 を夫々設定する。
【００３６】
また、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 が共通の出力装置ＳＯi に対してアクセスする場合には、この出力装置ＳＯi に対する制御データを異なる２つのデータ領域に分けて設定する。
【００３７】
次いで、ステップＳ５に移行して、決定された伝送フレームＦのフォーマットに基づいて自局以外の制御装置即ちマスタ制御装置以外の制御装置と出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 とに伝送フレームＦに対するアクセス位置及びデータ長でなるアクセス位置情報を通知する。
【００３８】
次いで、ステップＳ６に移行して、接続スレーブ局数ＮS が予め設定した設定値Ｋ以上であるか否かを判定する。この判定は、各スレーブ局が有する直遅延時間の合計時間が伝送フレームＦの送出開始から送出終了までの伝送時間より長いか否かを判定するものであり、ＮS ＜Ｋであるときには、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームＦの先頭を受信するものと判断してステップＳ７に移行し、セレクト信号ＳL を論理値“０”に設定して、遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信するようにし、ＮS ≧Ｋであるときには、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームＦの先頭を受信することがないものと判断してステップＳ８に移行して、セレクト信号ＳL を論理値“１”に設定して、スルーライン１５を選択して、一巡した伝送フレームＦを直接受信するようにする。
【００３９】
次いでステップＳ９に移行して、自己が管理する出力装置ＳＯ1 及び又はＳＯ2 に対する制御データを決定されたフォーマットのデータ領域に書込んで伝送フレームＦを生成し、これを送信バッファに格納し、次いでステップＳ１０に移行して、送信バッファに格納されている伝送フレームＦを下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００４０】
次いで、ステップＳ１１に移行して、一巡した伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、伝送フレームＦを受信したときにはステップＳ１２に移行する。
【００４１】
このステップＳ１２では、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの自己が必要とするデータ領域の状態データを読込み、次いで、ステップＳ１３に移行して、受信した伝送フレームＦを再度下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００４２】
次いで、ステップＳ１４に移行して、２巡した伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、伝送フレームＦを受信したときにはステップＳ１５に移行する。
【００４３】
このステップＳ１５では、受信した伝送フレームＦをリング状ネットワークから除去してから前記ステップＳ９に戻る。
このとき、ステップＳ１５で伝送フレームＦをネットワークから除去した後に、タイマ処理を介挿することにより、伝送フレームＦを周期的に伝送することが可能となり、またステップＳ１５で処理を終了させて、割込み等によって伝送フレームＦの送信をイベント起動することもできる。
【００４４】
図３の処理において、ステップＳ６の処理がバッファ要判定手段に対応し、ステップＳ７，Ｓ８及びセレクタ１２，１３で伝送フレーム受信切換手段に対応している。
【００４５】
また、マスタ制御装置ＣＲM 以外の制御装置と出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 は、図４の伝送処理を実行する。
この伝送処理は、先ず、ステップＳ２１で、マスタ制御装置ＣＲM から自己宛のアクセス位置情報を含む伝送フレームを受信したか否かを判定し、伝送フレームを受信していないときには受信するまで待機し、受信したときには、ステップＳ２２に移行して、アクセス位置情報を後述する伝送制御回路１０の読込カウンタ回路２９又は書込カウンタ回路３０にセットする。
【００４６】
次いで、ステップＳ２３に移行して、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 や制御装置ＣＲ1 及び又はＣＲ2 への送信データがあるか否かを判定し、送信データがあるときにはステップＳ２４に移行して、送信データを後述する出力バッファ２６に格納してからステップＳ２５に移行し、送信データがないときにはそのままステップＳ２５に移行する。
【００４７】
ステップＳ２５では、伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、受信したときにはステップＳ２６ａに移行して、受信回数ＮをインクリメントしてからステップＳ２６ｂに移行して、受信回数Ｎが“１”であるか否かを判定する。
【００４８】
伝送フレームＦの受信回数Ｎが“１”であるときには、伝送フレームＦの１回目の受信であると判断してステップＳ２７に移行し、アクセス位置情報に基づいて伝送制御回路２０を制御することにより伝送フレームＦに対するデータの書込処理を実行してから前記ステップＳ２５に戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ２６の判定結果が伝送フレームＦの受信回数Ｎが“２”であるときには、伝送フレームＦの２回目の受信であると判断してステップＳ２８に移行し、アクセス位置情報に基づいて伝送制御回路２０を制御することにより伝送フレームＦに対するデータの書込処理を実行してからステップＳ２９に移行して、受信回数Ｎを“０”にクリアしてから前記ステップＳ２３に戻る。
【００５０】
ここで、伝送制御回路２０は、図６に示すように、入力側の伝送路１に接続されて伝送フレームＦを受信する入力側信号線２１と、この信号線２１に切換回路２２を介して接続され他端が出力側の伝送路Ｔに接続された出力側信号線２３と、入力側信号線２１にスイッチング回路２４を介して接続された受信バッファ２５と、切換回路２２に接続された出力バッファ２６とを備えている。
【００５１】
また、伝送制御回路２０は、入力側信号線２１に接続されたフレーム検出回路２７及びクロック抽出回路２８を有する。
フレーム検出回路２７は、伝送フレームＦの先頭に位置するスタートデリミタ部ＳＤを抽出するもので、このスタートデリミタ部ＳＤの抽出は、予めスタートデリミタ部ＳＤに特別な符号を持たせ、これを検出することにより行う。
【００５２】
そして、フレーム検出回路２７は最初に伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤを検出したときに書込カウンタ回路２０に対してフレーム検出信号ＦＳ1 を出力し、２回目に伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤを検出したときに読込カウンタ回路２９に対してフレーム検出信号ＦＳ2 を出力するように構成されている。
【００５３】
また、クロック抽出回路２８は、ＰＬＬ（フェイス ロックド ループ）回路を含んで構成され、例えば伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤの前に“１”“０”を繰り返す同期確立用のプリアンブル部を設け、このプリアンブル部を受信したときに、これに同期したクロックパルスＣＬＫを出力する。
【００５４】
そして、フレーム検出回路２７のフレーム検出信号ＦＳ及びクロック抽出回路２８のクロックパルスＣＬＫが読込カウンタ回路２９及び書込カウンタ回路３０に供給される。
【００５５】
読込カウンタ回路２９は、前述したアクセス位置情報に含まれるアクセス位置に対応するバイト数とデータ長とが予めセットされ、フレーム検出回路２７からのフレーム検出信号ＦＳが入力されたときに起動され、クロック抽出回路２８によって伝送フレームＦから抽出されたクロックパルスＣＬＫでカウントアップし、そのカウント値がアクセス位置に対応するバイト数に達すると、読込開始位置が到来したものとして読込切換信号ＲＳをオン状態とし、これをスイッチング回路２４に出力することにより、このスイッチング回路２４がオン状態となって受信バッファ１５に必要なデータが格納され、その後カウント値が読込データ長に対応する値に達すると、読込切換信号ＲＳをオフ状態とし、スイッチング回路２４をオフ状態として受信バッファ２５への読込データの格納を終了する。
【００５６】
書込カウンタ回路３０も同様に、アクセス位置情報に含まれるアクセス位置に対応するバイト数とデータ長とが予めセットされ、フレーム検出回路２７からのフレーム検出信号ＦＳが入力されたときに起動され、クロック抽出回路２８によって伝送フレームＦから抽出されたクロックパルスＣＬＫでカウントアップし、そのカウント値がアクセス位置に対応するバイト数に達すると、書込開始位置が到来したものとして書込切換信号ＷＳをオン状態とし、これを切換回路２２に出力することにより、この切換回路２４を出力バッファ２６側に切換え、この出力バッファ２６に予め格納されているオン／オフ機器の状態を表す状態データが出力側信号線２３に送出されその後カウント値が書込データ長に対応する値に達すると、書込切換信号ＷＳをオフ状態とし、切換回路２２を入力信号線２１側に切換えて、書込データに続けて伝送フレームの後続するデータ領域、フレームチェックシーケンス部ＦＣＳ及びエンドデリミタ部ＥＤを出力側信号線２３に送出する。
【００５７】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、リング状ネットワークに接続されている複数の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 中から選択された１台をマスタ制御装置ＣＲM とし、このマスタ制御装置ＣＲM で、リング状ネットワークに接続されている装置の接続情報を収集して、これら間のデータの授受を行うための伝送フレームＦのフォーマットを決定し、決定されたフォーマットに基づいて各装置に伝送フレームＦに対するアクセス位置及びデータ長を通知し、次いで接続されているスレーブ局数ＮS が設定値Ｋ以上であるか否かを判定し、この実施形態のようにスレーブ局数ＮS が５程度であって設定値Ｋより少ないので、ステップＳ７に移行して、セレクト信号ＳL が論理値“０”に設定される。
【００５８】
このため、マスタ制御装置の入力側信号線１１に介装されたセレクタ１２及び１４が夫々遅延バッファ１３側に切換えられ、入力側信号線１１から入力される入力フレームＦが遅延バッファ１３を介して入力されるように設定される。
【００５９】
その後、自己の管理下にある出力装置ＳＯi に対する制御データを所定のデータ領域に格納した伝送フレームＦを生成して、これを下流側の出力装置ＳＯ1 に伝送路１を介して送出する。
【００６０】
この伝送フレームＦを出力装置ＳＯ1 で受信すると、この出力装置ＳＯ1 ではデータの読込みのみで送信データがないので、出力バッファ１６にはデータが格納されていないと共に、１巡目の伝送フレームＦを受信したことにより、フレーム検出回路２７からフレーム検出信号ＦＳ1 が書込カウンタ回路３０に出力されて、この書込カウンタ回路３０が起動されてクロック抽出回路２８のクロックパルスＣＬＫをカウントアップすることになるが、書込カウンタ回路３０にはアクセス位置及びデータ長に対するプリセット値が設定されていないので、カウント値のカウントアップにかかわらず書込切換信号ＷＳはオフ状態を維持するので、切換回路２２は入力側信号線２１を選択した状態に維持される。
【００６１】
このため、入力信号線２１に入力された伝送フレームＦは単に中継されるだけでそのまま切換回路２２を介して出力信号線２３から下流側の入力装置ＳＩ1 に送出される。
【００６２】
この入力装置ＳＩ1 では、例えばマスタ制御装置ＣＲM のみに状態データを送信するように設定されているものとすると、この状態データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの指定されたデータ領域に状態データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の制御装置ＣＲ2 に送出する。
【００６３】
この制御装置ＣＲ2 では、出力装置ＳＯ2 に対して制御データを送信する必要があり、この制御データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、データ部ＤＴの所定データ領域に制御データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ2 に伝送する。
【００６４】
この入力装置ＳＩ2 では制御装置ＣＲ2 に対して状態データを送信する必要があるものとすると、この状態データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、データ部ＤＴの所定データ領域に状態データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の出力装置ＳＯ2 に伝送する。
【００６５】
この出力装置ＳＯ2 では、前述した出力装置ＳＯ1 と同様に書込データがないので、単に伝送フレームＦを中継して、これを下流側のマスタ制御装置ＣＲM に送出する。
【００６６】
このマスタ制御装置ＣＲM では、スレーブ局数が少ないことにより、最初の伝送フレームＦの送信中に、１巡してきた伝送フレームＦを受信することになるが、このとき前述したように入力側信号線１１がセレクタ１２を介して遅延バッファ１３に接続されており、この遅延バッファ１３で一巡してきた伝送フレームＦを受信する。
【００６７】
そして、最初の伝送フレームＦの送信が完了した時点でフレーム終了検出回路１８によって切換回路１７がセレクタ１４側に切換えられることにより、遅延バッファ１３で受信した一巡した伝送フレームＦの処理を行う。すなわち、受信した伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうち自己の必要とするデータ領域の状態データを読込んだ後、伝送フレームＦを再度下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００６８】
この出力装置ＳＯ1 では、伝送フレームＦを受信したときに、伝送回数Ｎが“２”となって２巡目を表すので、読込処理を実行する。この読込処理は、アクセス位置情報に従って、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの所定データ領域から制御データを読出し、これを受信バッファ２５に複写した後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ1 に送出する。
【００６９】
この入力装置ＳＩ1 では、読込データがなく、読込カウンタ回路２９にプリセット値が設定されていないので、受信バッファ２５に伝送フレームＦの制御データが複写されることはなく、伝送フレームＦが中継されるだけでそのまま出力信号線２３を経て下流側の制御装置ＣＲ2 に送出する。
【００７０】
この制御装置ＣＲ2 では、伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうち自己の必要する状態データをアクセス位置情報に基づいて読込んだ後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ2 に送出する。
【００７１】
この入力装置ＳＩ2 では、読込データがないので、伝送フレームＦをそのまま中継して下流側の出力装置ＳＯ2 に送出し、この出力装置ＳＯ2 で伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうちアクセス位置情報に基づいくデータ領域の制御データを読込んだ後、伝送フレームＦを下流側のマスタ制御装置ＣＲM に送出する。
【００７２】
このマスタ制御装置ＣＲM では、２巡してきた伝送フレームＦを再度遅延バッファ１３を介して受信し、一巡目の伝送フレームＦの伝送が終了した時点で、この伝送フレームＦをリング状ネットワークから除去した後、直ちに又は所定時間経過後に新たな伝送フレームＦを生成して、これを下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００７３】
一方、マスタ制御装置ＣＲM で、伝送フレームＦを生成する際に、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数ＮS が設定値Ｋ以上であるときには、各スレーブ局での局遅延時間がマスタ制御装置ＣＲM から送信する伝送フレームＦの送信開始から送信完了迄の伝送時間以上となるので、図３のステップＳ６からステップＳ８に移行して、論理値“１”のセレクト信号ＳL が出力されることにより、マスタ制御装置ＣＲM の入力側信号線１１がセレクタ１２によってスルーライン１５に接続され、入力された伝送フレームＦがスルーライン１５を通じて直接受信されるので、直ちに一巡目又は二巡目の処理が実行されることになり、不必要な遅延バッファが介装されることにより、受信待ち状態が発生して、伝送効率を低下させることを確実に防止することができる。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施形態を図７について説明する。
この第２の実施形態は、遅延バッファを通じて受信するか否かを選択する場合に代えて、遅延時間を変更可能な可変遅延バッファを適用して、遅延時間を最小限にするようにしたものである。
【００７５】
この第２の実施形態では、伝送フレームを受信する受信回路が、図７に示すように、入力側信号線１１に局間の周波数誤差を吸収・補正するためのエラスティックバッファ３１が接続され、このエラスティックバッファ３１から出力される入力伝送フレームが所定Ｎ（Ｎは正の整数）ビットの遅延が可能で、且つ各ビット位置に夫々出力端子ｔ1 〜ｔN が接続され可変遅延バッファ３２に入力される。この可変遅延バッファ３２の各出力端子ｔ1 〜ｔN とその入力側信号線とがこれらの内の１つを選択するＮ：１セレクタ３３に接続され、このセレクタ３３から受信した伝送フレームＦの遅延出力を得るように構成されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様に構成されている。
【００７６】
ここで、Ｎ：１セレクタ３３は、送信する伝送フレームＦと受信する伝送フレームＦの双方を監視してＮ：１セレクタ３３の切換位置を指定する切換位置信号ＳＬを出力するセレクタ制御回路３４によって切換え制御される。
【００７７】
このセレクタ制御回路３４は、図８に示す制御処理を実行する。この制御処理は、伝送フレームＦを送信開始することにより起動され、クロック信号が入力される毎に割込処理として実行される。
【００７８】
そして、先ず、ステップＳ３１で、伝送フレームＦの送信開始時であるか否かを判定し、送信開始時であるときにはステップＳ３２に移行して、Ｎビット即ち可変遅延バッファ３２の最終出力端子ｔN を選択する位置選択信号ＳＬをＮ：１セレクタ３３に出力してから割込処理を終了し、送信開始時でないときにはステップＳ３３に移行する。
【００７９】
このステップＳ３３では、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームを受信したことを表す受信フラグＦＧが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“０”にリセットされているときには、ステップＳ３４に移行して、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したか否かを判定し、エンドデリミタ部ＥＤを検出したときには伝送フレームＦの送信中に受信フレームＦを受信しなかったものと判断してステップＳ３５に移行し、“０”ビット即ち可変遅延バッファ３２の入力側信号線を選択する位置選択信号ＳＬをＮ：１セレクタ３３に出力してから割込処理を停止する。
【００８０】
また、前記ステップＳ３４の判定結果が、エンドデリミタ部ＥＤを検出しないときには、ステップＳ３６に移行して、受信した伝送フレームＦの先頭のセンドデリミタ部ＳＤを検出したか否かを判定し、センドデリミタ部ＳＤを検出していないときにはそのまま割込処理を終了し、センドデリミタ部ＳＤを検出したときには、ステップＳ３７に移行してビットカウンタのカウント値ＣN を“０”にクリアし、次いでステップＳ３８に移行して、受信フラグＦＧを“１”にセットしてから割込処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ３３の判定結果が、受信フラグＦＧが“１”にセットされているときには、ステップＳ３９に移行して、ビットカウンタのカウント値ＣN を“１”だけインクリメントしてからステップＳ４０に移行し、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したか否かを判定し、検出していないときにはそのまま割込処理を終了し、エンドデリミタ部ＥＤを検出したときにはステップＳ４１に移行して、ビットカウンタのカウント値ＣN を位置検出信号ＳＬとしてＮ：１セレクタ３３に出力し、次いでステップＳ４２に移行して、受信フラグＦＧを“０”にリセットしてから割込処理を停止する。
【００８２】
この図８の処理が遅延時間設定手段に対応している。
したがって、第２の実施形態によると、マスタ制御装置ＣＲM で伝送フレームＦを生成して送信を開始すると、Ｎ：１セレクタ３２の選択位置を可変遅延バッファ３１の最終出力端子ｔN となるように制御するが（ステップＳ３２）、一巡した伝送フレームＦを受信することなく、エンドデリミタ部ＥＤを検出すると、“０”ビット位置を表す位置選択信号ＳＬを出力する（ステップＳ３５）。このため、Ｎ：１セレクタ３３が“０”ビット位置即ち可変遅延バッファ３２の入力側信号線を選択することになり、可変遅延バッファ３２を介することなく直接一巡した伝送フレームＦを受信することができ、不必要な遅延時間を生じることを確実に防止する。
【００８３】
一方、送信中の伝送フレームのエンドデリミタ部ＥＤを検出する前に、一巡してきた伝送フレームＦの先頭部のセンドデリミタ部ＳＤを検出したときには、ビットカウンタのカウント値ＣN が“０”にクリアされ（ステップＳ３７）、次いで受信フラグＦＧが“１”にセットされる。
【００８４】
このため、次に図８の処理が実行される毎に、ステップＳ３３からステップＳ３９に移行し、ビットカウンタのカウント値ＣN を“１”だけインクリメントすることが送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出するまで繰り返される。
【００８５】
そして、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤが検出されると、そのときのビットカウンタのカウント値ＣN をビット位置とする位置検出信号ＳＬが出力される（ステップＳ４１）。このため、Ｎ：１セレクタ３３で現在受信した伝送フレームＦの先頭を表すセンドデリミタ部ＳＤが格納されているビットの次のビット位置の出力端子ｔi が選択される。
【００８６】
このため、送信中の伝送フレームＦの送信が完了した次のクロック信号が得られる時点で、可変遅延バッファ３２の出力端子ｔi から受信した伝送フレームＦがエンドデリミタ部ＳＤから順次読込まれることになり、ネットワークのスレーブ局数にかかわりなく伝送フレームの送信完了後直ちに一巡した伝送フレームの処理を開始することができ、遅延時間を必要最小限に設定することができる。
【００８７】
なお、上記第２の実施形態においては、可変遅延バッファ３２の各ビット位置に出力端子ｔ1 〜ｔN を設け、これをＮ：１セレクタ３３で選択する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第１の実施形態における受信回路におけるセレクタ１２を省略して１ビット又は数ビットの遅延バッファとスルーラインとを並列に接続し、これらをセレクタで選択するようにした単位遅延バッファ部を所要数直列に接続し、セレクタで選択するスルーライン数を設定することにより、遅延時間を可変するようにすることもできる。
【００８８】
次に、本発明の第３の実施形態を図９について説明する。
この第３の実施形態は、前述した第１及び第２の実施形態における伝送フレームを二巡させることによりデータ伝送を行うトータルフレーム方式と一般的なトークンフレームを巡回させるトークンリング方式とを併用する場合に本発明を適用したものである。
【００８９】
この第３の実施形態では、マスタ制御装置ＣＲM で、伝送フレームを二巡させることによりデータ伝送を行うトータルフレーム方式（第１の伝送方式）と一般的なトークンフレームを巡回させるトークンリング方式等のデータ伝送方式（第２の伝送方式）とを組み合わせ、これらを選択的に使用する構成とされ、且つ図２に示すフレーム受信回路を備えており、さらにこれらの伝送方式で伝送フレームを生成する毎に、図９の遅延バッファ選択処理を実行する。
【００９０】
この遅延バッファ選択処理は、先ず、ステップＳ５１で、データ伝送を開始するデータ伝送方式がトータルフレーム方式であるか否かを判定し、トータルフレーム方式であるときにはステップＳ５２に移行して、論理値“０”の選択信号ＳL をセレクタ１２，１４に出力して遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信してから処理を終了し、トータルフレーム方式ではないときには、ステップＳ４３に移行して、論理値“１”の選択信号ＳL をセレクタ１２，１４に出力してスルーライン１５を介して直接伝送フレームを受信してから処理を終了する。
【００９１】
この図９の処理が受信切換手段に対応している。
この第３の実施形態によると、マスタ制御装置ＣＲM がトータルフレーム方式及びトークンリング方式等の他の伝送方式を選択して伝送フレームを生成する際に、図９の処理が起動されることにより、トータルフレーム方式であるときには遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信し、トークンリング方式等の他の伝送方式であるときにはスルーライン１５を介して遅延バッファ１３を介することなく直接伝送フレームを受信することができ、伝送フレームの送信中にネットワークを一巡した伝送フレームの先頭を受信する可能性のあるトータルフレーム方式を使用する場合のみに遅延バッファが介挿されることにより、他のデータ伝送方式のデータ伝達効率が低下することを防止することができる。
【００９２】
なお、上記第３の実施形態においても、伝送方式がトータルフレーム方式である場合に、前述した第１の実施形態又は第２の実施形態を適用することができることは言うまでもない。
【００９３】
また、上記第３の実施形態においては、マスタ制御装置ＣＲM の内部のソフトウェア処理によって遅延バッファを介挿するか否かを判断するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、トータルフレーム伝送方式による伝送フレームの送信開始を検出するトータルフレーム送信起動検出回路５１を設け、このトータルフレーム送信起動検出回路５１の検出信号でＪＫフリップフロップ５２をセットし、このＪＫフリップフロップ５２の出力信号を選択信号ＳL としてセレクタ１２及び１４に供給すると共に、ＪＫフリップフロップ５２を一巡した伝送フレームを受信したときのエンドデリミタ部ＥＤをフレーム検出回路５３で検出したときにリセットするように構成するようにしてもよい。
【００９４】
この場合は、遅延バッファ１３を使用するか否かの選択をハードウェアによって自動的に切換えることができるので、高速でしかもマスタ制御装置ＣＲM のファームウェアの負荷を少なくすることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、バッファ用判定手段で、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数が多く、これら各スレーブ局での局遅延時間の合計時間が長くなって、マスタ局で伝送フレームの送信が終了した後に一巡した伝送フレームを受信する場合には、遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信し、各スレーブ局の局遅延時間の合計時間が短くマスタ局で伝送フレームの送信中に一巡した伝送フレームを受信するときには遅延バッファを介して伝送フレームを受信するので、常時遅延バッファが介挿されることを防止して、必要時に遅延バッファを使用することが可能となり、伝送効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００９６】
また、請求項２に係る発明によれば、遅延時間設定手段で、リング状ネットワークに対して伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに伝送フレーム未伝送量に基づいて必要な遅延バッファ量を算出し、可変遅延バッファを設定するので、構築されたリング状ネットワークに必要最小限の遅延バッファ量を設定することができ、遅延時間を少なくして伝送効率を向上させることができるという効果が得られる。この結果、従来例に比較してネットワークに接続する局数を増加させることができると共に、同一時間内でより多くのデータを伝送することができる。
【００９７】
さらに、請求項３に係る発明に遅延時間を必要とする第１の伝送方式と、トークンリング方式等の他の遅延時間を必要としない第２の伝送方式とを組み合わせてリング状ネットワークを使用する場合に、第１の伝送方式を使用する場合には、遅延バッファを使用して伝送フレームの受信を行い、第２の伝送方式を使用する場合には遅延バッファを使用することなく伝送フレームを受信し、伝送方式に応じて遅延バッファを介在させるか否かを選択することができるので、高効率なネットワークを実現することができるという効果が得られる。
【００９８】
なおさらに、請求項４に係る発明によれば、請求項３の効果に加えて、遅延バッファをハードウェアで自動的に切換えるので、高速でしかもマスタ局のファームウェアの負荷を少なくすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用し得るリング状ネットワークの一例を示す構成図である。
【図２】マスタ制御装置のフレーム受信回路の一例を示すブロック図である。
【図３】マスタ制御装置におけるフレーム伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】他の装置におけるフレーム伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】伝送フレームの構成を示す説明図である。
【図６】伝送制御装置の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図８】第２の実施形態における遅延バッファ設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態における遅延バッファ選択処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における変形例を示すブロック図である。
【図１１】従来例のリング状ネットワークを示す構成図である。
【図１２】従来例の伝送方式を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ＣＲM マスタ制御装置
ＳＩ1,ＳＩ2 入力装置
ＳＯ1,ＳＯ2 出力装置
Ｔ 伝送路
Ｆ 伝送フレーム
１１ 入力側信号線
１２，１４ セレクタ
１３ 遅延バッファ
１５ スルーライン
３２ 可変遅延バッファ
３３ Ｎ：１セレクタ
３４ セレクタ制御回路
４１ トータルフレーム送信起動検出回路
４２ ＪＫフリップフロップ
４３ フレーム検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタ局及び複数のスレーブ局でリング状ネットワークを構築し、このリング状ネットワークに伝送フレームを２周させ、各局で伝送フレームの一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことによりデータ交換処理を完結させるプロトコルを有するリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムに関し、局遅延時間を減少させるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のリング状ネットワークにおけるデータ転送システムとしては、例えば図１１に示すように、データを収集／配信するマスタ局Ｍと、このマスタ局Ｍに対して自局データを授受する複数例えば４つのスレーブ局Ａ〜Ｄとが伝送路Ｔを介してリング状に接続されてリング状ネットワークを構築し、このリング状ネットワークに１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる状態、操作を行うことでデータ交換処理を完結させるプロトコルを持つデータ転送システムが提案されている。
【０００３】
その一例は、マスタ局Ｍが送出した一周目のデータ収集フレームに自局のデータを追加しながら中継送信し、さらに二周目のデータ収集フレームから自局の追加したデータを除去することにより、伝送効率向上を図りながらデータ交換を行うようにしている。
【０００４】
すなわち、図１２に示すように、マスタ局Ｍはデータを収集／交換するために、先ず、各スレーブ局Ａ〜Ｄの持つデータ、ステータスなどを収集するための制御コードを含む伝送フレームＦをスレーブ局Ａ〜Ｄに送信する。
【０００５】
マスタ局Ｍは、先ず一周目にデータ収集フレームであることを表すフレーム識別コードを付加したデータ収集フレームＣＦをスレーブ局Ａ〜Ｄに送信する。
各スレーブ局Ａ〜Ｄは、受信待ちモードとなっており、データ収集フレームＣＦを受信すると、そのフレーム識別コード部を解析し、受信フレームがデータ収集フレームであることを認識すると、追加送信モードに遷移して、自局データをデータ収集フレームＣＦにおけるヘッダの次に配置されるデータ部の一番最後尾に付加して後続局に送信し、送信が終わると、続いて自局データ除去／中継送信モードに遷移し、二周目のフレーム受信を待つ。
【０００６】
全てのスレーブ局Ａ〜Ｄが順次自局データを付加した状態で、データ収集フレームＣＦはリング状ネットワークを一巡して最初にフレームを送出したマスタ局Ｍに戻る。
【０００７】
フレームを生成・送出したマスタ局Ｍは、スレーブ局と同様にそのフレームに自局のデータ、ステータスを付加し、二周目フレームＳＦとしてスレーブ局Ａ〜Ｄに中継送信する。
【０００８】
二周目フレームＳＦを受信した各スレーブ局Ａ〜Ｄは、順次自局で付加したデータを除去していき、最終的にフレームを最初に送出したマスタ局には自局の追加したデータのみが戻ってくる。
【０００９】
このように伝送フレームを２巡させるトータルフレーム方式においては、リング状ネットワークに接続された各局は、接続順や位置に関係なく互いにデータを交換することができ、且つ追加と削除を交互に行うことにより、トークンパス方式に比較して伝送効率を上げることができる。
【００１０】
リング状ネットワークにおいては、伝送効率、また各局が持つ伝送データバッファ資源などを考慮し、受信フレームが全て受信される以前に状態を遷移し、中継送信動作を開始するのが一般的である。したがって、宛先局アドレス等と共にフレームを定義し、受信可否、状態遷移などの制御情報として使用される重要な情報であるフレーム識別コードは、通常フレームの先頭側に配置される。
【００１１】
各局は、フレーム受信時、フレーム制御コードなどを含むヘッダ部を一端バッファに格納し、解析をした後、受信状態から次の中継／送信状態やフレーム除去などの動作を行い、中継送信を開始する。受信から中継送信開始までの時間が短いほど、各局で消費する遅延時間が少なくなり、伝送効率が上がる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトータルフレーム方式を採用したリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムにあっては、各局で消費する遅延時間が少ないことにより、マスタ局で、所定の伝送フレームを送信中にリングを一巡して戻ってきた伝送フレームを受信することが生じ、この受信した伝送フレームを自局で削除しないためには、遅延バッファを設ける必要があり、この遅延バッファの遅延時間はリング状ネットワークの構築状況に応じた最大遅延時間に設定するのが一般的である。
【００１３】
ところが、遅延バッファの遅延時間を長く設定すると、マスタ局での局遅延が発生し、トータルフレーム方式の第１の目的であるネットワークの伝送効率が低下するという未解決の課題がある。
【００１４】
また、共通のリング状ネットワークにトータルフレーム方式の伝送方式と、一般に知られているトークンリング方式等の他の伝送方式を組み合わせて、メッセージ伝送機能等の一般のネットワークとしての機能もカバーするようにネットワークシステムにおいては、トータルフレーム方式以外の方式を使用しているときでも常にマスタ局で遅延バッファが介在することになり、伝送効率が低下するという未解決の課題もある。
【００１５】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、マスタ局の局遅延を最小限に抑えて伝送効率の低下を防止することができるリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送システムは、データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とがリング状ネットワークに接続され、且つ前記リング状ネットワークに１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにしたリング状ネットワークのデータ伝送システムにおいて、前記マスタ局は、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延バッファと、前記リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数を検出し、検出したスレーブ局数に基づいて前記遅延バッファを必要とするか否かを判定するバッファ要判定手段と、該バッファ要判定手段の判定結果が前記遅延バッファを必要としない状態であるときに前記遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信する伝送フレーム受信切換手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に係る発明においては、バッファ用判定手段で、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数が多く、これら各スレーブ局での局遅延時間の合計時間が長くなって、マスタ局で伝送フレームの送信が終了した後に一巡した伝送フレームを受信する場合には、遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信し、各スレーブ局の局遅延時間の合計時間が短くマスタ局で伝送フレームの送信中に一巡した伝送フレームを受信するときには遅延バッファを介して伝送フレームを受信する。
【００１８】
また、請求項２に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、請求項１に係る発明において、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに、伝送フレーム未伝送量に基づいて前記遅延バッファの必要バッファ量を設定する遅延時間設定手段を備えていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項２に係る発明においては、遅延時間設定手段で、リング状ネットワークに対して伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに伝送フレーム未伝送量に基づいて必要な遅延バッファ量を算出し、可変遅延バッファを設定することにより、遅延時間を最適化する。
【００２０】
さらに、請求項３に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とが接続されたリング状ネットワークに対して、１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにした第１のデータ伝送方式と他の伝送フレームを使用した第２のデータ伝送方式とで時分割でデータ伝送するようにしたネットワークシステムにおいて、前記マスタ局に設けられた前記リング状ネットワークを管理する処理手段と、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延時間を変更可能な遅延バッファと、前記処理手段で第１の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介して伝送フレームを受信し、第２の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介することなく伝送フレームを受信するようにした受信切換手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
この請求項３に係る発明においては、遅延時間を必要とする第１の伝送方式と、トークンリング方式等の他の遅延時間を必要としない第２の伝送方式とを組み合わせてリング状ネットワークを使用する場合に、第１の伝送方式を使用する場合には、遅延バッファを使用して伝送フレームの受信を行い、第２の伝送方式を使用する場合には遅延バッファを使用することなく伝送フレームを受信し、伝送方式に応じて遅延バッファを介在させるか否かを選択する。
【００２２】
さらにまた、請求項４に係るリング状ネットワークにおけるデータ伝送方式は、請求項３に係る発明において、前記受信切換手段が、伝送フレームを監視するフレーム監視制御回路で構成されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項４に係る発明においては、伝送フレームを監視するフレーム監視制御回路で遅延バッファを介在させるか否かの切換えをハードウェアで行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態の概略構成を示すブロック図であり、リレー、スイッチ等のオン／オフ機器を制御する信号を出力する３台の出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 と、リレー、スイッチ等のオン／オフ機器の状態信号を入力する２台の入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 と、各出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 に対して出力指令データを送出して、オン／オフ機器の制御を行うと共に、各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 からのオン／オフ機器の状態を表す状態データを取込んでシステムの監視等を行うコンピュータで構成される１つのファクトリーオートメーション用の制御装置ＣＲとが、制御装置ＣＲを上流として、その下流側に順次局を構成する入力装置ＳＩ1 、出力装置ＳＯ1 、出力装置ＳＯ2 、入力装置ＳＩ2 及び出力装置ＳＯ3 の順となるように伝送路Ｔでリング状に接続されてリング状ネットワークが構築されている。
【００２５】
制御装置ＣＲは、電源が立ち上がって起動がかかったときに、ネットワークに接続されている各出力装置ＳＯ1 〜ＳＯ3 及び各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 の接続状態を把握し、これに基づいて固定長の伝送フレームＦのフォーマットを決定して、このフォーマットに従って各出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び各入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 に対して伝送フレームＦに対するデータアクセス位置をデータアクセス情報として通知する。
【００２６】
また、制御装置ＣＲは、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 に対してアクセスする要求が発生したときに、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 に対する出力指令データを書込んだ伝送フレームＦを生成して、これを伝送路Ｔに送出し、この伝送フレームＦがリング状ネットワークを一巡して戻ってきたときに伝送フレームＦに書込まれている入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 の状態データを読込むと共に、受信した伝送フレームＦを除去するようにしている。
【００２７】
そして、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 は、図２に示すように、上流側から入力側信号線１１を介して伝送されてくる入力フレームがセレクト信号ＳL によって切換えられるセレクタ１２に供給され、このセレクタ１２の一方の出力端子ｔo1側が遅延バッファ１３を介して他の同様にセレクト信号ＳL によって切換えられるセレクタ１４の一方の入力端子ｔi1に、他方の出力端子ｔo2が直接スルーライン１５を介して他のセレクタ１４の他方の入力端子ｔi2に接続され、他方のセレクタ１４から入力フレームを取り込むように構成されている。
【００２８】
各セレクタ１２及び１４は入力されるセレクト信号ＳL が論理値“０”であるときに遅延バッファ１３を選択し、論理値“１”であるときにスルーライン１５を選択する。
【００２９】
また、遅延バッファ１３は、自己が伝送フレームを送信している最中に、リング状ネットワークを一巡してきた伝送フレームの先頭を受信したときに、自己が送信中の伝送フレームの残り伝送時間以上の遅延時間を有する例えばシフトレジスタで構成されている。
【００３０】
そして、セレクタ１４と自己が出力する伝送フレームを格納する出力バッファ１６とを切換回路１７で選択して出力側信号線１８に接続するようにし、フレーム終了検出回路１８で出力バッファ１６から送出される伝送フレームＦの最終位置にある特別な符号を持たせたエンドデリミタ部ＥＤを検出するまでは、切換回路１７を出力バッファ１６側として伝送フレームＦの送出を継続し、フレーム終了検出回路１８で伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したときに切換回路１７をセレクタ１４側に切換えて、ネットワークを一巡してきた伝送フレームＦを受信する。
【００３１】
さらに、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 は、図３の処理を実行し、先ず、ステップＳ１で、自己がマスタ制御装置となるか否かを判定する。この判定は、例えば、各制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 に予めマスタ選択用のハードウェアスイッチを設けておき、これらの何れか一方のハードウェアスイッチのみをオン状態としておくことにより、自己のハードウェアスイッチがオン状態であるか否かを判別することにより、マスタ制御装置となるか否かを判別する。
【００３２】
ハードウェアスイッチがオフ状態である制御装置は、ステップＳ２に移行して、後述する図３の出力装置及び入力装置と同様の伝送処理を起動してから処理を終了し、ハードウェアスイッチがオン状態である制御装置は、ステップＳ３に移行する。
【００３３】
このステップＳ３では、前述した第１の実施形態における制御装置ＣＲと同様に、リング状ネットワークに接続されている各局の構成を把握する接続情報の収集を行ってからステップＳ４に移行し、伝送フレームＦのフォーマットを決定する。
【００３４】
この伝送フレームＦのフォーマット例としては、図５に示すように、フレームの先頭を示すスタートデリミタ部ＳＤと、フレーム種別を表すフレーム制御部ＦＣと、データ部ＤＴと、フレームの検査を行うフレームチェックシーケンス部ＦＣＳとフレームの終了を示すエンドデリミタ部ＥＤとで構成されている。
【００３５】
そして、データ部ＤＴの内容即ちデータ及びデータ長などは上述したネットワークの接続情報によって決定される。
この第１の実施形態では、前述したように、制御装置ＣＲの下流側に入力装置ＳＩ1 、出力装置ＳＯ1 、出力装置ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ2 が順次正常に接続されており、且つ２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 の管理対象となる出力装置ＳＯi （ｉ＝１，２）及び入力装置ＳＩj （ｊ＝１，２）が異なる場合には、データ部ＤＴの内容は、先頭に入力装置ＳＩ1 に対する書込データ量がＡバイトのデータ領域ＤＴ1 を設定し、以下順次出力装置ＳＯ1 に対する読取データ量がＢバイトのデータ領域ＤＴ2 、出力装置ＳＯ2 に対する読取データ量がＣバイトのデータ領域ＤＴ3 及び入力装置ＳＩ2 に対する書込データ量がＤバイトのデータ領域ＤＴ4 を夫々設定する。
【００３６】
また、２台の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 が共通の出力装置ＳＯi に対してアクセスする場合には、この出力装置ＳＯi に対する制御データを異なる２つのデータ領域に分けて設定する。
【００３７】
次いで、ステップＳ５に移行して、決定された伝送フレームＦのフォーマットに基づいて自局以外の制御装置即ちマスタ制御装置以外の制御装置と出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 とに伝送フレームＦに対するアクセス位置及びデータ長でなるアクセス位置情報を通知する。
【００３８】
次いで、ステップＳ６に移行して、接続スレーブ局数ＮS が予め設定した設定値Ｋ以上であるか否かを判定する。この判定は、各スレーブ局が有する直遅延時間の合計時間が伝送フレームＦの送出開始から送出終了までの伝送時間より長いか否かを判定するものであり、ＮS ＜Ｋであるときには、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームＦの先頭を受信するものと判断してステップＳ７に移行し、セレクト信号ＳL を論理値“０”に設定して、遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信するようにし、ＮS ≧Ｋであるときには、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームＦの先頭を受信することがないものと判断してステップＳ８に移行して、セレクト信号ＳL を論理値“１”に設定して、スルーライン１５を選択して、一巡した伝送フレームＦを直接受信するようにする。
【００３９】
次いでステップＳ９に移行して、自己が管理する出力装置ＳＯ1 及び又はＳＯ2 に対する制御データを決定されたフォーマットのデータ領域に書込んで伝送フレームＦを生成し、これを送信バッファに格納し、次いでステップＳ１０に移行して、送信バッファに格納されている伝送フレームＦを下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００４０】
次いで、ステップＳ１１に移行して、一巡した伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、伝送フレームＦを受信したときにはステップＳ１２に移行する。
【００４１】
このステップＳ１２では、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの自己が必要とするデータ領域の状態データを読込み、次いで、ステップＳ１３に移行して、受信した伝送フレームＦを再度下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００４２】
次いで、ステップＳ１４に移行して、２巡した伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、伝送フレームＦを受信したときにはステップＳ１５に移行する。
【００４３】
このステップＳ１５では、受信した伝送フレームＦをリング状ネットワークから除去してから前記ステップＳ９に戻る。
このとき、ステップＳ１５で伝送フレームＦをネットワークから除去した後に、タイマ処理を介挿することにより、伝送フレームＦを周期的に伝送することが可能となり、またステップＳ１５で処理を終了させて、割込み等によって伝送フレームＦの送信をイベント起動することもできる。
【００４４】
図３の処理において、ステップＳ６の処理がバッファ要判定手段に対応し、ステップＳ７，Ｓ８及びセレクタ１２，１３で伝送フレーム受信切換手段に対応している。
【００４５】
また、マスタ制御装置ＣＲM 以外の制御装置と出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 及び入力装置ＳＩ1,ＳＩ2 は、図４の伝送処理を実行する。
この伝送処理は、先ず、ステップＳ２１で、マスタ制御装置ＣＲM から自己宛のアクセス位置情報を含む伝送フレームを受信したか否かを判定し、伝送フレームを受信していないときには受信するまで待機し、受信したときには、ステップＳ２２に移行して、アクセス位置情報を後述する伝送制御回路１０の読込カウンタ回路２９又は書込カウンタ回路３０にセットする。
【００４６】
次いで、ステップＳ２３に移行して、出力装置ＳＯ1,ＳＯ2 や制御装置ＣＲ1 及び又はＣＲ2 への送信データがあるか否かを判定し、送信データがあるときにはステップＳ２４に移行して、送信データを後述する出力バッファ２６に格納してからステップＳ２５に移行し、送信データがないときにはそのままステップＳ２５に移行する。
【００４７】
ステップＳ２５では、伝送フレームＦを受信したか否かを判定し、伝送フレームＦを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、受信したときにはステップＳ２６ａに移行して、受信回数ＮをインクリメントしてからステップＳ２６ｂに移行して、受信回数Ｎが“１”であるか否かを判定する。
【００４８】
伝送フレームＦの受信回数Ｎが“１”であるときには、伝送フレームＦの１回目の受信であると判断してステップＳ２７に移行し、アクセス位置情報に基づいて伝送制御回路２０を制御することにより伝送フレームＦに対するデータの書込処理を実行してから前記ステップＳ２５に戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ２６の判定結果が伝送フレームＦの受信回数Ｎが“２”であるときには、伝送フレームＦの２回目の受信であると判断してステップＳ２８に移行し、アクセス位置情報に基づいて伝送制御回路２０を制御することにより伝送フレームＦに対するデータの書込処理を実行してからステップＳ２９に移行して、受信回数Ｎを“０”にクリアしてから前記ステップＳ２３に戻る。
【００５０】
ここで、伝送制御回路２０は、図６に示すように、入力側の伝送路１に接続されて伝送フレームＦを受信する入力側信号線２１と、この信号線２１に切換回路２２を介して接続され他端が出力側の伝送路Ｔに接続された出力側信号線２３と、入力側信号線２１にスイッチング回路２４を介して接続された受信バッファ２５と、切換回路２２に接続された出力バッファ２６とを備えている。
【００５１】
また、伝送制御回路２０は、入力側信号線２１に接続されたフレーム検出回路２７及びクロック抽出回路２８を有する。
フレーム検出回路２７は、伝送フレームＦの先頭に位置するスタートデリミタ部ＳＤを抽出するもので、このスタートデリミタ部ＳＤの抽出は、予めスタートデリミタ部ＳＤに特別な符号を持たせ、これを検出することにより行う。
【００５２】
そして、フレーム検出回路２７は最初に伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤを検出したときに書込カウンタ回路２０に対してフレーム検出信号ＦＳ1 を出力し、２回目に伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤを検出したときに読込カウンタ回路２９に対してフレーム検出信号ＦＳ2 を出力するように構成されている。
【００５３】
また、クロック抽出回路２８は、ＰＬＬ（フェイス ロックド ループ）回路を含んで構成され、例えば伝送フレームＦのスタートデリミタ部ＳＤの前に“１”“０”を繰り返す同期確立用のプリアンブル部を設け、このプリアンブル部を受信したときに、これに同期したクロックパルスＣＬＫを出力する。
【００５４】
そして、フレーム検出回路２７のフレーム検出信号ＦＳ及びクロック抽出回路２８のクロックパルスＣＬＫが読込カウンタ回路２９及び書込カウンタ回路３０に供給される。
【００５５】
読込カウンタ回路２９は、前述したアクセス位置情報に含まれるアクセス位置に対応するバイト数とデータ長とが予めセットされ、フレーム検出回路２７からのフレーム検出信号ＦＳが入力されたときに起動され、クロック抽出回路２８によって伝送フレームＦから抽出されたクロックパルスＣＬＫでカウントアップし、そのカウント値がアクセス位置に対応するバイト数に達すると、読込開始位置が到来したものとして読込切換信号ＲＳをオン状態とし、これをスイッチング回路２４に出力することにより、このスイッチング回路２４がオン状態となって受信バッファ１５に必要なデータが格納され、その後カウント値が読込データ長に対応する値に達すると、読込切換信号ＲＳをオフ状態とし、スイッチング回路２４をオフ状態として受信バッファ２５への読込データの格納を終了する。
【００５６】
書込カウンタ回路３０も同様に、アクセス位置情報に含まれるアクセス位置に対応するバイト数とデータ長とが予めセットされ、フレーム検出回路２７からのフレーム検出信号ＦＳが入力されたときに起動され、クロック抽出回路２８によって伝送フレームＦから抽出されたクロックパルスＣＬＫでカウントアップし、そのカウント値がアクセス位置に対応するバイト数に達すると、書込開始位置が到来したものとして書込切換信号ＷＳをオン状態とし、これを切換回路２２に出力することにより、この切換回路２４を出力バッファ２６側に切換え、この出力バッファ２６に予め格納されているオン／オフ機器の状態を表す状態データが出力側信号線２３に送出されその後カウント値が書込データ長に対応する値に達すると、書込切換信号ＷＳをオフ状態とし、切換回路２２を入力信号線２１側に切換えて、書込データに続けて伝送フレームの後続するデータ領域、フレームチェックシーケンス部ＦＣＳ及びエンドデリミタ部ＥＤを出力側信号線２３に送出する。
【００５７】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、リング状ネットワークに接続されている複数の制御装置ＣＲ1 及びＣＲ2 中から選択された１台をマスタ制御装置ＣＲM とし、このマスタ制御装置ＣＲM で、リング状ネットワークに接続されている装置の接続情報を収集して、これら間のデータの授受を行うための伝送フレームＦのフォーマットを決定し、決定されたフォーマットに基づいて各装置に伝送フレームＦに対するアクセス位置及びデータ長を通知し、次いで接続されているスレーブ局数ＮS が設定値Ｋ以上であるか否かを判定し、この実施形態のようにスレーブ局数ＮS が５程度であって設定値Ｋより少ないので、ステップＳ７に移行して、セレクト信号ＳL が論理値“０”に設定される。
【００５８】
このため、マスタ制御装置の入力側信号線１１に介装されたセレクタ１２及び１４が夫々遅延バッファ１３側に切換えられ、入力側信号線１１から入力される入力フレームＦが遅延バッファ１３を介して入力されるように設定される。
【００５９】
その後、自己の管理下にある出力装置ＳＯi に対する制御データを所定のデータ領域に格納した伝送フレームＦを生成して、これを下流側の出力装置ＳＯ1 に伝送路１を介して送出する。
【００６０】
この伝送フレームＦを出力装置ＳＯ1 で受信すると、この出力装置ＳＯ1 ではデータの読込みのみで送信データがないので、出力バッファ１６にはデータが格納されていないと共に、１巡目の伝送フレームＦを受信したことにより、フレーム検出回路２７からフレーム検出信号ＦＳ1 が書込カウンタ回路３０に出力されて、この書込カウンタ回路３０が起動されてクロック抽出回路２８のクロックパルスＣＬＫをカウントアップすることになるが、書込カウンタ回路３０にはアクセス位置及びデータ長に対するプリセット値が設定されていないので、カウント値のカウントアップにかかわらず書込切換信号ＷＳはオフ状態を維持するので、切換回路２２は入力側信号線２１を選択した状態に維持される。
【００６１】
このため、入力信号線２１に入力された伝送フレームＦは単に中継されるだけでそのまま切換回路２２を介して出力信号線２３から下流側の入力装置ＳＩ1 に送出される。
【００６２】
この入力装置ＳＩ1 では、例えばマスタ制御装置ＣＲM のみに状態データを送信するように設定されているものとすると、この状態データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの指定されたデータ領域に状態データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の制御装置ＣＲ2 に送出する。
【００６３】
この制御装置ＣＲ2 では、出力装置ＳＯ2 に対して制御データを送信する必要があり、この制御データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、データ部ＤＴの所定データ領域に制御データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ2 に伝送する。
【００６４】
この入力装置ＳＩ2 では制御装置ＣＲ2 に対して状態データを送信する必要があるものとすると、この状態データが出力バッファ２６に格納されていると共に、書込カウンタ回路３０にアクセス情報に含まれるアクセス位置及びデータ長に対応するプリセット値が設定されているので、１巡目の伝送フレームを受信したときに、データ部ＤＴの所定データ領域に状態データを書込んだ後、伝送フレームＦを下流側の出力装置ＳＯ2 に伝送する。
【００６５】
この出力装置ＳＯ2 では、前述した出力装置ＳＯ1 と同様に書込データがないので、単に伝送フレームＦを中継して、これを下流側のマスタ制御装置ＣＲM に送出する。
【００６６】
このマスタ制御装置ＣＲM では、スレーブ局数が少ないことにより、最初の伝送フレームＦの送信中に、１巡してきた伝送フレームＦを受信することになるが、このとき前述したように入力側信号線１１がセレクタ１２を介して遅延バッファ１３に接続されており、この遅延バッファ１３で一巡してきた伝送フレームＦを受信する。
【００６７】
そして、最初の伝送フレームＦの送信が完了した時点でフレーム終了検出回路１８によって切換回路１７がセレクタ１４側に切換えられることにより、遅延バッファ１３で受信した一巡した伝送フレームＦの処理を行う。すなわち、受信した伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうち自己の必要とするデータ領域の状態データを読込んだ後、伝送フレームＦを再度下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００６８】
この出力装置ＳＯ1 では、伝送フレームＦを受信したときに、伝送回数Ｎが“２”となって２巡目を表すので、読込処理を実行する。この読込処理は、アクセス位置情報に従って、伝送フレームＦにおけるデータ部ＤＴの所定データ領域から制御データを読出し、これを受信バッファ２５に複写した後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ1 に送出する。
【００６９】
この入力装置ＳＩ1 では、読込データがなく、読込カウンタ回路２９にプリセット値が設定されていないので、受信バッファ２５に伝送フレームＦの制御データが複写されることはなく、伝送フレームＦが中継されるだけでそのまま出力信号線２３を経て下流側の制御装置ＣＲ2 に送出する。
【００７０】
この制御装置ＣＲ2 では、伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうち自己の必要する状態データをアクセス位置情報に基づいて読込んだ後、伝送フレームＦを下流側の入力装置ＳＩ2 に送出する。
【００７１】
この入力装置ＳＩ2 では、読込データがないので、伝送フレームＦをそのまま中継して下流側の出力装置ＳＯ2 に送出し、この出力装置ＳＯ2 で伝送フレームＦのデータ部ＤＴに書込まれているデータ領域のうちアクセス位置情報に基づいくデータ領域の制御データを読込んだ後、伝送フレームＦを下流側のマスタ制御装置ＣＲM に送出する。
【００７２】
このマスタ制御装置ＣＲM では、２巡してきた伝送フレームＦを再度遅延バッファ１３を介して受信し、一巡目の伝送フレームＦの伝送が終了した時点で、この伝送フレームＦをリング状ネットワークから除去した後、直ちに又は所定時間経過後に新たな伝送フレームＦを生成して、これを下流側の出力装置ＳＯ1 に送出する。
【００７３】
一方、マスタ制御装置ＣＲM で、伝送フレームＦを生成する際に、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数ＮS が設定値Ｋ以上であるときには、各スレーブ局での局遅延時間がマスタ制御装置ＣＲM から送信する伝送フレームＦの送信開始から送信完了迄の伝送時間以上となるので、図３のステップＳ６からステップＳ８に移行して、論理値“１”のセレクト信号ＳL が出力されることにより、マスタ制御装置ＣＲM の入力側信号線１１がセレクタ１２によってスルーライン１５に接続され、入力された伝送フレームＦがスルーライン１５を通じて直接受信されるので、直ちに一巡目又は二巡目の処理が実行されることになり、不必要な遅延バッファが介装されることにより、受信待ち状態が発生して、伝送効率を低下させることを確実に防止することができる。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施形態を図７について説明する。
この第２の実施形態は、遅延バッファを通じて受信するか否かを選択する場合に代えて、遅延時間を変更可能な可変遅延バッファを適用して、遅延時間を最小限にするようにしたものである。
【００７５】
この第２の実施形態では、伝送フレームを受信する受信回路が、図７に示すように、入力側信号線１１に局間の周波数誤差を吸収・補正するためのエラスティックバッファ３１が接続され、このエラスティックバッファ３１から出力される入力伝送フレームが所定Ｎ（Ｎは正の整数）ビットの遅延が可能で、且つ各ビット位置に夫々出力端子ｔ1 〜ｔN が接続され可変遅延バッファ３２に入力される。この可変遅延バッファ３２の各出力端子ｔ1 〜ｔN とその入力側信号線とがこれらの内の１つを選択するＮ：１セレクタ３３に接続され、このセレクタ３３から受信した伝送フレームＦの遅延出力を得るように構成されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様に構成されている。
【００７６】
ここで、Ｎ：１セレクタ３３は、送信する伝送フレームＦと受信する伝送フレームＦの双方を監視してＮ：１セレクタ３３の切換位置を指定する切換位置信号ＳＬを出力するセレクタ制御回路３４によって切換え制御される。
【００７７】
このセレクタ制御回路３４は、図８に示す制御処理を実行する。この制御処理は、伝送フレームＦを送信開始することにより起動され、クロック信号が入力される毎に割込処理として実行される。
【００７８】
そして、先ず、ステップＳ３１で、伝送フレームＦの送信開始時であるか否かを判定し、送信開始時であるときにはステップＳ３２に移行して、Ｎビット即ち可変遅延バッファ３２の最終出力端子ｔN を選択する位置選択信号ＳＬをＮ：１セレクタ３３に出力してから割込処理を終了し、送信開始時でないときにはステップＳ３３に移行する。
【００７９】
このステップＳ３３では、伝送フレームＦの送信中に一巡した伝送フレームを受信したことを表す受信フラグＦＧが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“０”にリセットされているときには、ステップＳ３４に移行して、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したか否かを判定し、エンドデリミタ部ＥＤを検出したときには伝送フレームＦの送信中に受信フレームＦを受信しなかったものと判断してステップＳ３５に移行し、“０”ビット即ち可変遅延バッファ３２の入力側信号線を選択する位置選択信号ＳＬをＮ：１セレクタ３３に出力してから割込処理を停止する。
【００８０】
また、前記ステップＳ３４の判定結果が、エンドデリミタ部ＥＤを検出しないときには、ステップＳ３６に移行して、受信した伝送フレームＦの先頭のセンドデリミタ部ＳＤを検出したか否かを判定し、センドデリミタ部ＳＤを検出していないときにはそのまま割込処理を終了し、センドデリミタ部ＳＤを検出したときには、ステップＳ３７に移行してビットカウンタのカウント値ＣN を“０”にクリアし、次いでステップＳ３８に移行して、受信フラグＦＧを“１”にセットしてから割込処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ３３の判定結果が、受信フラグＦＧが“１”にセットされているときには、ステップＳ３９に移行して、ビットカウンタのカウント値ＣN を“１”だけインクリメントしてからステップＳ４０に移行し、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出したか否かを判定し、検出していないときにはそのまま割込処理を終了し、エンドデリミタ部ＥＤを検出したときにはステップＳ４１に移行して、ビットカウンタのカウント値ＣN を位置検出信号ＳＬとしてＮ：１セレクタ３３に出力し、次いでステップＳ４２に移行して、受信フラグＦＧを“０”にリセットしてから割込処理を停止する。
【００８２】
この図８の処理が遅延時間設定手段に対応している。
したがって、第２の実施形態によると、マスタ制御装置ＣＲM で伝送フレームＦを生成して送信を開始すると、Ｎ：１セレクタ３２の選択位置を可変遅延バッファ３１の最終出力端子ｔN となるように制御するが（ステップＳ３２）、一巡した伝送フレームＦを受信することなく、エンドデリミタ部ＥＤを検出すると、“０”ビット位置を表す位置選択信号ＳＬを出力する（ステップＳ３５）。このため、Ｎ：１セレクタ３３が“０”ビット位置即ち可変遅延バッファ３２の入力側信号線を選択することになり、可変遅延バッファ３２を介することなく直接一巡した伝送フレームＦを受信することができ、不必要な遅延時間を生じることを確実に防止する。
【００８３】
一方、送信中の伝送フレームのエンドデリミタ部ＥＤを検出する前に、一巡してきた伝送フレームＦの先頭部のセンドデリミタ部ＳＤを検出したときには、ビットカウンタのカウント値ＣN が“０”にクリアされ（ステップＳ３７）、次いで受信フラグＦＧが“１”にセットされる。
【００８４】
このため、次に図８の処理が実行される毎に、ステップＳ３３からステップＳ３９に移行し、ビットカウンタのカウント値ＣN を“１”だけインクリメントすることが送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤを検出するまで繰り返される。
【００８５】
そして、送信中の伝送フレームＦのエンドデリミタ部ＥＤが検出されると、そのときのビットカウンタのカウント値ＣN をビット位置とする位置検出信号ＳＬが出力される（ステップＳ４１）。このため、Ｎ：１セレクタ３３で現在受信した伝送フレームＦの先頭を表すセンドデリミタ部ＳＤが格納されているビットの次のビット位置の出力端子ｔi が選択される。
【００８６】
このため、送信中の伝送フレームＦの送信が完了した次のクロック信号が得られる時点で、可変遅延バッファ３２の出力端子ｔi から受信した伝送フレームＦがエンドデリミタ部ＳＤから順次読込まれることになり、ネットワークのスレーブ局数にかかわりなく伝送フレームの送信完了後直ちに一巡した伝送フレームの処理を開始することができ、遅延時間を必要最小限に設定することができる。
【００８７】
なお、上記第２の実施形態においては、可変遅延バッファ３２の各ビット位置に出力端子ｔ1 〜ｔN を設け、これをＮ：１セレクタ３３で選択する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第１の実施形態における受信回路におけるセレクタ１２を省略して１ビット又は数ビットの遅延バッファとスルーラインとを並列に接続し、これらをセレクタで選択するようにした単位遅延バッファ部を所要数直列に接続し、セレクタで選択するスルーライン数を設定することにより、遅延時間を可変するようにすることもできる。
【００８８】
次に、本発明の第３の実施形態を図９について説明する。
この第３の実施形態は、前述した第１及び第２の実施形態における伝送フレームを二巡させることによりデータ伝送を行うトータルフレーム方式と一般的なトークンフレームを巡回させるトークンリング方式とを併用する場合に本発明を適用したものである。
【００８９】
この第３の実施形態では、マスタ制御装置ＣＲM で、伝送フレームを二巡させることによりデータ伝送を行うトータルフレーム方式（第１の伝送方式）と一般的なトークンフレームを巡回させるトークンリング方式等のデータ伝送方式（第２の伝送方式）とを組み合わせ、これらを選択的に使用する構成とされ、且つ図２に示すフレーム受信回路を備えており、さらにこれらの伝送方式で伝送フレームを生成する毎に、図９の遅延バッファ選択処理を実行する。
【００９０】
この遅延バッファ選択処理は、先ず、ステップＳ５１で、データ伝送を開始するデータ伝送方式がトータルフレーム方式であるか否かを判定し、トータルフレーム方式であるときにはステップＳ５２に移行して、論理値“０”の選択信号ＳL をセレクタ１２，１４に出力して遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信してから処理を終了し、トータルフレーム方式ではないときには、ステップＳ４３に移行して、論理値“１”の選択信号ＳL をセレクタ１２，１４に出力してスルーライン１５を介して直接伝送フレームを受信してから処理を終了する。
【００９１】
この図９の処理が受信切換手段に対応している。
この第３の実施形態によると、マスタ制御装置ＣＲM がトータルフレーム方式及びトークンリング方式等の他の伝送方式を選択して伝送フレームを生成する際に、図９の処理が起動されることにより、トータルフレーム方式であるときには遅延バッファ１３を介して伝送フレームを受信し、トークンリング方式等の他の伝送方式であるときにはスルーライン１５を介して遅延バッファ１３を介することなく直接伝送フレームを受信することができ、伝送フレームの送信中にネットワークを一巡した伝送フレームの先頭を受信する可能性のあるトータルフレーム方式を使用する場合のみに遅延バッファが介挿されることにより、他のデータ伝送方式のデータ伝達効率が低下することを防止することができる。
【００９２】
なお、上記第３の実施形態においても、伝送方式がトータルフレーム方式である場合に、前述した第１の実施形態又は第２の実施形態を適用することができることは言うまでもない。
【００９３】
また、上記第３の実施形態においては、マスタ制御装置ＣＲM の内部のソフトウェア処理によって遅延バッファを介挿するか否かを判断するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、トータルフレーム伝送方式による伝送フレームの送信開始を検出するトータルフレーム送信起動検出回路５１を設け、このトータルフレーム送信起動検出回路５１の検出信号でＪＫフリップフロップ５２をセットし、このＪＫフリップフロップ５２の出力信号を選択信号ＳL としてセレクタ１２及び１４に供給すると共に、ＪＫフリップフロップ５２を一巡した伝送フレームを受信したときのエンドデリミタ部ＥＤをフレーム検出回路５３で検出したときにリセットするように構成するようにしてもよい。
【００９４】
この場合は、遅延バッファ１３を使用するか否かの選択をハードウェアによって自動的に切換えることができるので、高速でしかもマスタ制御装置ＣＲM のファームウェアの負荷を少なくすることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、バッファ用判定手段で、リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数が多く、これら各スレーブ局での局遅延時間の合計時間が長くなって、マスタ局で伝送フレームの送信が終了した後に一巡した伝送フレームを受信する場合には、遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信し、各スレーブ局の局遅延時間の合計時間が短くマスタ局で伝送フレームの送信中に一巡した伝送フレームを受信するときには遅延バッファを介して伝送フレームを受信するので、常時遅延バッファが介挿されることを防止して、必要時に遅延バッファを使用することが可能となり、伝送効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００９６】
また、請求項２に係る発明によれば、遅延時間設定手段で、リング状ネットワークに対して伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに伝送フレーム未伝送量に基づいて必要な遅延バッファ量を算出し、可変遅延バッファを設定するので、構築されたリング状ネットワークに必要最小限の遅延バッファ量を設定することができ、遅延時間を少なくして伝送効率を向上させることができるという効果が得られる。この結果、従来例に比較してネットワークに接続する局数を増加させることができると共に、同一時間内でより多くのデータを伝送することができる。
【００９７】
さらに、請求項３に係る発明に遅延時間を必要とする第１の伝送方式と、トークンリング方式等の他の遅延時間を必要としない第２の伝送方式とを組み合わせてリング状ネットワークを使用する場合に、第１の伝送方式を使用する場合には、遅延バッファを使用して伝送フレームの受信を行い、第２の伝送方式を使用する場合には遅延バッファを使用することなく伝送フレームを受信し、伝送方式に応じて遅延バッファを介在させるか否かを選択することができるので、高効率なネットワークを実現することができるという効果が得られる。
【００９８】
なおさらに、請求項４に係る発明によれば、請求項３の効果に加えて、遅延バッファをハードウェアで自動的に切換えるので、高速でしかもマスタ局のファームウェアの負荷を少なくすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用し得るリング状ネットワークの一例を示す構成図である。
【図２】マスタ制御装置のフレーム受信回路の一例を示すブロック図である。
【図３】マスタ制御装置におけるフレーム伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】他の装置におけるフレーム伝送処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】伝送フレームの構成を示す説明図である。
【図６】伝送制御装置の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図８】第２の実施形態における遅延バッファ設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態における遅延バッファ選択処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における変形例を示すブロック図である。
【図１１】従来例のリング状ネットワークを示す構成図である。
【図１２】従来例の伝送方式を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ＣＲM マスタ制御装置
ＳＩ1,ＳＩ2 入力装置
ＳＯ1,ＳＯ2 出力装置
Ｔ 伝送路
Ｆ 伝送フレーム
１１ 入力側信号線
１２，１４ セレクタ
１３ 遅延バッファ
１５ スルーライン
３２ 可変遅延バッファ
３３ Ｎ：１セレクタ
３４ セレクタ制御回路
４１ トータルフレーム送信起動検出回路
４２ ＪＫフリップフロップ
４３ フレーム検出回路
Claims (4)
- データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とがリング状ネットワークに接続され、且つ前記リング状ネットワークに１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにしたリング状ネットワークのデータ伝送システムにおいて、前記マスタ局は、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延バッファと、前記リング状ネットワークに接続されているスレーブ局数を検出し、検出したスレーブ局数に基づいて前記遅延バッファを必要とするか否かを判定するバッファ要判定手段と、該バッファ要判定手段の判定結果が前記遅延バッファを必要としない状態であるときに前記遅延バッファを介することなく直接伝送フレームを受信する伝送フレーム受信切換手段とを備えていることを特徴とするリング状ネットワークにおけるデータ伝送システム。
- 前記リング状ネットワークに伝送フレームを送信中に一巡した伝送フレームを受信したときに、伝送フレーム未伝送量に基づいて前記遅延バッファの必要バッファ量を設定する遅延時間設定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のリング状ネットワークにおけるデータ伝送システム。
- データを収集／配信するマスタ局と、該マスタ局に対して自局データを授受する複数のスレーブ局とが接続されたリング状ネットワークに対して、１つの伝送フレームを二周させ、各局が一周目と二周目とで異なる形態の処理を行うことでデータ交換処理を完結させるようにした第１のデータ伝送方式と他の伝送フレームを使用した第２のデータ伝送方式とで時分割でデータ伝送するようにしたネットワークシステムにおいて、前記マスタ局に設けられた前記リング状ネットワークを管理する処理手段と、前記リング状ネットワークに伝送フレームを送出中に当該リング状ネットワークを１周した当該伝送フレームを受信したときに伝送フレームの送出が終了するまでの間に受信した伝送フレームを格納する遅延時間を変更可能な遅延バッファと、前記処理手段で第１の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介して伝送フレームを受信し、第２の伝送方式を選択したときに前記遅延バッファを介することなく伝送フレームを受信するようにした受信切換手段とを備えていることを特徴とするリング状ネットワークにおけるデータ伝送システム。
- 前記受信切換手段は、伝送フレームを監視するフレーム監視制御回路で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のリング状ネットワークにおけるデータ伝送システム。
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