JP3818450B2 - ネットワークシステムの通信安定性の判定方法及びネットワークシステム - Google Patents

Description

この発明は、ネットワークシステムの通信安定性の判定方法及びネットワークシステムに関するものである。

ＦＡ（ファクトリーオートメーション）で用いられるＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）は、スイッチやセンサなどの入力機器のＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラム（ユーザプログラム）に沿って論理演算を実行する。そして、ＰＬＣは、得られた演算結果にしたがって、リレー，バルブ，アクチュエータなどの出力機器に対し、ＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで制御が実行される。

係るＰＬＣの一形態として、各機能ごとに生成されたユニットを複数用意し、電気，機械的に連結して構成するものがある。係るタイプを構成するためのユニットとしては、電源ユニット，ＣＰＵユニット，Ｉ／Ｏユニット，マスタユニット等各種のものがある。

そして、上記したマスタユニットは、フィールドバス等の制御系ネットワークに接続され、その制御系ネットワークに接続された各種のスレーブと制御系ネットワークを介して通信可能となっている。この種のスレーブの一例として、リモートＩＯがある。すなわち、上記した入力機器や出力機器は、ＰＬＣを構成するＩ／Ｏユニットに接続することもあるが、仮に全ての入出力機器を直接Ｉ／Ｏユニットに接続した場合には、それら入出力機器とＩ／Ｏユニットを結ぶ配線が、入出力機器の数だけ存在することになり、係る多数の配線がＰＬＣ（Ｉ／Ｏユニット）を起点として工場内に引き回されることになり、好ましくない。

そこで、制御対象の付近に入出力機器を接続するための端子台となるリモートＩＯを設置し、そのリモートＩＯに各種の入出力機器を接続する。そして、ＰＬＣ（マスタユニット）に接続されたネットワークケーブル（通信線）に対して各リモートＩＯを接続し、各リモートＩＯとＰＬＣとの間ではマスタ−スレーブ間通信などによってＩ／Ｏデータの送受を行い、実際の入出力機器に対しては係るリモートＩＯを介して情報の伝達をするようにしている。

さらに、フィールドバスを用いたネットワークシステムにおいても、制御の高速化，ＰＬＣのサイクルタイムの短縮等の要請から通信速度の高速化が行われ、フィールドバスの終端に終端抵抗を接続することはもとより、通信の反射による波形の乱れを抑えるために、通信線のケーブル種別，配線長，分岐形態などについて様々な制約が決められている。

しかしながら、ユーザが上記した各種の制約に従ってすべて正しく行われているかをチェックすることは困難である。そのため、現実には配線不良等による異常が発生してからその原因を検査することにより配線ミス等の制約違反に気づくことも多い。

また、通信不能などの目で見える障害が実際に発生しないまでも、制約通りに配線等をしないために通信環境が悪く１度の通信でデータの送信ができないと、リトライが頻繁に発生してトラフィックが悪くなり、効率の良い通信ができないおそれがあり好ましくはない。しかし、係る状態にあることを検出することは困難であった。

ところで、特許文献１には、バス上の信号線の有効時間を監視してあらかじめ設定された各信号の有効時間の規定時間値と比較することにより、規定時間値に収まっているかどうかを判断し、規定時間値の範囲外にあるときはバスマスタ装置に対して障害通知を行うことにより、システム設計時においては装置の非デジタル的バグの早期発見を可能とし、実際の運用時においては高信頼性を維持したシステムの構築を可能とするバス監視装置が提案されている。

特開平７−３６７９３号公報 段落［０００７］等

しかしながら、上記した特許文献１に示した発明では、良否判定はある程度できるものの、フィールドバスがどの程度のレベルにある（通信不能になる境界に対してどれくらいのマージンがある）かを知ることはできなかった。

また、さまざまな制約があることは知っていても、実際に各制約を満たすようにするためには、ユーザは様々な線材を在庫しておく必要があり、コストアップの要因になるので、すでに保有している線材が使用可能かどうか判断し、代用品があればそれを利用したいという要望があるが、上記した特許文献１では、代用可能か否かの判断まではできなかった。

本発明は、実際に構築したフィールドバス等のネットワークに対し、その通信の安全性（信頼性）を求めることができ、代用可能な線材か否かの判断や、耐ノイズ性を求めることができるネットワークシステムの通信安定性の判定方法及びネットワークシステムを提供することを目的とする。

この発明によるネットワークシステムの通信安定性の判定方法は、プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットと、マスタユニットとネットワークを介して接続されてマスタユニットを相手にＩＯデータを通信するスレーブと、を含んで構成されるネットワークシステムの通信安定性を、テストパターンを送受信することによって判定する判定方法であって、前記マスタユニットは、歪みレベルを複数段階に設定できて、各段階の歪みレベルで基準テストパターンを歪ませた歪みテストパターンを前記スレーブに向けて順次送信するものであり、また、その歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信するものであり、前記スレーブは、前記歪みレベル情報を受信して認識するものであり、また、前記歪みテストパターンを受信することに基づいて所定のレスポンスを発行し、そのレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて前記マスタユニットへ返信するものであり、前記マスタユニットは、基準テストパターンをいずれかの段階の歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンとその歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信し、前記スレーブは、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送し、前記マスタユニットは、前記レスポンスを所定時間内に正常に受信した場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性があると判定し、前記レスポンスを所定時間内に受信しなかった場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性がないと判定するようにした。

通常の通信の際に使用する波形からなる基準パターンを歪ませた状態でマスタユニットからスレーブに向けて送信する。このように歪ませた歪みテストパターンは、通信異常になりやすい。従って、係る状態でも通信でき、レスポンスを正常受信できると言うことは、通信安定性が高く、マージンが十分にあるといえる。よって、歪みレベルを適宜に設定してチェックを行うことにより実際に配線したネットワークが、基準を満たすか否かの判断をすることができる。よって、所定の通信安定性があることを事前に確認することにより、配線ミスによる通信異常の発生をなくすことができる。

さらに、フィールドバスの場合には、通信を保証するために使用する線材その他の各種の制約が決められている。そこで、係る制約を守った場合の通信安定性がわかると、その通信安定性に対応する歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンを用いてチェックをすることにより、ユーザが在庫している線材が使用可能かどうかをユーザ側で判定できる。すなわち、例えば、メーカ側が指定していない線材を用いて実際にネットワークを構築し、通信安定性に対応する歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンを用いてチェックをする。そして、通信安定性が保証されると、その線材を代替え品として使用可能であると推定できる。

歪みレベルは、１種類でも良いし複数種類設けてももちろん良い。そして、前記マスタユニットは、複数の歪みレベルに対する歪みテストパターンを順次送信し、各歪みレベルの歪みテストパターンに対する前記スレーブからのレスポンスの有無から、前記スレーブと通信できなくなる歪みレベルの境界を求め、その境界に基づいて前記通信安定性のレベルを決定するようにするとよい。これにより、良否判定のみならず通信安定性のレベルがわかる。よって、耐ノイズ性を評価できる。

さらに、前記スレーブは、受信した歪みテストパターンの歪みレベルにあわせて、前記レスポンスを歪ませた状態で返送することもできる。これにより、双方向の通信安定性をチェックすることができる。

さらにまた、前記ネットワークシステムは、前記マスタユニットと前記スレーブの間にリピータが介在するものであり、前記リピータは、前記歪みテストパターンを波形整形し、その波形整形した信号に対して、前記歪みテストパターンの歪みレベルにあわせて歪ませた後、出力するようにするとよい。これにより、リピータを含むネットワークでも、高精度に通信安定性のチェックができる。

そして、上記した各発明において、前記基準テストパターンのデューティ比を変更することにより、前記歪みテストパターンを生成することができる。つまり、デューティ比を変えることにより波形をデジタル的に歪ませることができ、ＡＳＩＣ等により処理できる。ここで、デューティ比の変更とは、例えば、実施の形態で説明しているように、パルスの立ち上がりおよびまたは立ち下がりのタイミングを変更することで、基準テストパターンに対してデジタル的に歪ませることに対応する。なお、本発明では、アナログ的に波形を歪ませるようにしてもちろんよい。

ここで基準テストパターンとは、マスタユニットからスレーブへ送信されるメッセージが例えば「送信先アドレス」、「送信元アドレス」、「コマンド」、「データ列」、「ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）」で構成される場合、「データ列」が持つ所定のパターン（例えば、０１０１１０１０）のことである。基準テストパターンを歪ませる方法としては、前記メッセージの全てを歪ませる方法と前記「データ列」のみ歪ませる方法がある。「データ列」のみ歪ませる方法の場合は、前記メッセージの「コマンド」と「データ列」の間に「ＦＣＳ」を追加することになる。この基準テストパターンは、通信線のケーブル種別、配線長、分岐形態などに応じて適宜決めることができる。

本発明のネットワークシステムは、プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットと、マスタユニットとネットワークを介して接続されてマスタユニットを相手にＩＯデータを通信するスレーブと、を含んで構成されるネットワークシステムであって、前記マスタユニットは、歪みレベルを複数段階に設定する機能、各段階の歪みレベルで基準テストパターンを歪ませた歪みテストパターンを前記スレーブに向けて順次送信する機能、その歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信する機能を持つものであり、前記スレーブは、前記歪みレベル情報を受信して認識する機能、前記歪みテストパターンを受信することに基づいて所定のレスポンスを発行する機能、そのレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて前記マスタユニットへ返信する機能を持つものであり、前記マスタユニットは、基準テストパターンをいずれかの段階の歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンとその歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信する機能と、前記スレーブからのレスポンスを所定時間内に正常に受信した場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性があると判定し、前記レスポンスを所定時間内に受信しなかった場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性がないと判定する機能とを持ち、前記スレーブは、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送する機能を持つようにした。

また、前記ネットワークシステムは、前記マスタユニットと前記スレーブの間に、中継する伝送波形を波形整形するリピータを介在するものであり、前記リピータは、前記マスタユニットから自己宛の通信によって、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送する機能を持つようにするとよい。

前記ネットワークシステムは、前記マスタユニットと前記スレーブの間に、中継する伝送波形を波形整形するリピータを介在するものであり、前記リピータは、前記マスタユニットとスレーブとの間で通信される伝送波形を中継受信すると、受信入力した伝送波形を波形整形し、波形整形後、記憶保持している歪みレベルに応じて歪ませた波形を送信出力する機能を持つようにするとよい。

この発明では、実際に構築したフィールドバスに対し、その通信の安全性（信頼性）を求めることができ、代用可能な線材か否かの判断や、耐ノイズ性を求めることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１に示すように、ＰＬＣ１０と各種のスレーブ２０が、フィールドバス３０を介して接続されネットワークシステムを構築している。スレーブ２０としては、リモートＩＯその他の機器がある。フィールドバス３０は、各スレーブ２０を直列に接続したバス型である。そのため、そのフィールドバス３０の終端には、終端抵抗３１が接続されている。さらに、ＰＬＣ１０には、設定ツールたるパソコン３２が接続されており、ＰＬＣ１０に対して後述するテストパターンを与えることができるようになっている。

ＰＬＣ１０は、各機能ごとに生成されたユニットを連結することにより構成され、例えば、ＣＰＵユニット１１，マスタユニット１２などがある。マスタユニット１２は、フィールドバス３０に接続され、各スレーブ２０と通信を行うようになっている。さらに、ＰＬＣ１０の内部バスを介してＣＰＵユニット１１のＩＯメモリにアクセスし、ＩＯデータ等の読み書きを行うようになっている。

マスタユニット１２は、図２に示すように、フィールドバスに接続され、実際にデータの送受を行う通信インタフェース１２ａと、その通信インタフェース１２ａを介してマスタ−スレーブ間通信をし、スレーブ２０との間でＩ／Ｏデータの送受を行ったり、所定のコマンドの送信並びにそれに基づくレスポンスの受信を行うマスタ用ＡＳＩＣ１２ｂと、各種の制御を行うＭＰＵ１２ｄと、各種の制御実行時にワークエリア等として使用されるＲＡＭ１２ｃと、上記制御を行うプログラムや、各種の設定データ等が格納されたＥＥＰＲＯＭ１２ｅと、他のユニットなどと通信を行うためのインタフェース１２ｈと、動作状態（通信状態）や異常／正常などを示すＬＥＤ表示部１２ｆ並びにアドレスの設定などを行うための設定スイッチ１２ｇを備えている。なお、基本的なハードウェア構成等は、従来のマスタユニットと同様であるので、その詳細な説明を省略する。

ＭＰＵ１２ｄが行う制御としては、ＣＰＵユニット１１その他のユニット等と通信したり、マスタ用ＡＳＩＣ１２ｂを動作させたりするようになっている。特に本発明との関係でいうと、ＣＰＵユニット１１を経由して受け取ったパソコン３２から送られてきた基準テストパターンを用いてフィールドバスに接続されたスレーブと通信をし、通信安定性の検査を行う機能を有する。具体的には、マスタ用ＡＳＩＣ１２ｂに基準テストパターンを与えるとともにそのマスタ用ＡＳＩＣ１２ｂにて基準テストパターンを歪ませて生成したテストパターンを所定のスレーブ２０に送る。そして、そのテストパターンを送ったスレーブ２０からのレスポンスの有無により、通信安定性を判断するようにしている。具体的な処理機能は後述する。

スレーブ２０は、図３に示すように、フィールドバスに接続され、実際にマスタユニット１２との間でＩ／Ｏデータや各種メッセージ等の送受を行う通信インタフェース２０ａと、その通信インタフェース２０ａを介して取得したマスタ−スレーブ間通信をし、Ｉ／Ｏデータの送受を行ったり、所定のコマンドの受信並びにそれに基づくレスポンスの送信を行うスレーブ用ＡＳＩＣ２０ｂと、各種の制御を行うＭＰＵ２０ｄと、上記制御を行うプログラムや、各種の設定データ，ＩＯデータ等が格納されたＥＥＰＲＯＭ２０ｅと、Ｉ／Ｏ機器と接続しＩ／Ｏデータの送受を行うＩ／Ｏ部２０ｊと、動作状態（通信状態）や異常／正常などを示すＬＥＤ表示部２０ｆ並びにノードアドレスの設定などを行うための設定スイッチ２０ｇを備えている。さらに、入力電圧（２４Ｖ）を５Ｖに降圧し、スレーブ２０内の各素子に電源供給する電源部２０ｉを備えている。なお、スレーブ２０の基本的な構成並びに作用効果は、従来のものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。

このスレーブ２０は、本発明との関係でいうと、マスタユニット１２から送られてくる自己宛てのテストパターンを受け取ると、それを解析するとともに、所定のレスポンスを発行しマスタユニット１２に返送する機能を有する。さらに、レスポンスも歪ませて送るようになる。そして、歪みのレベルは、マスタ側とスレーブ側で一致させる。つまり、マスタユニット１２は、歪ませたテストパターンを送信するに際し、歪みレベルの情報も併せて送ったり、或いはテストパターンを送る前に歪みレベルの情報のみを送るようにし、スレーブ２０側では、その歪みレベルを認識し、同じ歪みレベルでレスポンスを歪ませるようになる。

従って、マスタユニット１２ひいてはパソコン３２は、あるノードアドレス宛にテストパターンを発行した場合に、レスポンスの有無に基づき、当該ノードアドレスのスレーブ２０の存在の有無はもとより、通信安定性も判断することができる。すなわち、同一のスレーブ２０に対し、テストパターンの歪みの程度を徐々に大きくしながら通信を行うことにより、通信不能になる直前の歪みの程度までは送信できることが確認できるので、通信安定性を知ることができる。そして、テストパターンの送信の最初から応答がない場合には、そのノードアドレスのスレーブは存在していないと判断できる。

本実施の形態で用いるテストパターンは、図４に示すように全てのパルスの立ち上がりを所定時間幅（例えば、Ｌｏｗのパルス幅を所定数で分割した時間幅を自然数倍したもの）パルス波形からなり、パルスの立ち上がりを変えることによりテストパターンを生成する（歪ませる）ようにした。

図８を用いてより具体的に説明する。図８は、パルスのＬｏｗの部分を立ち上がりで単位時間幅（Ｌｏｗのパルス幅を所定数で分割した時間幅の１つ分）ずつ増加または減少させた場合の例を示す。波形８１は、通常の歪みの無い伝送波形（歪みレベル０）を現している。波形８２は、波形の進行方向に１単位時間幅分減らした波形（歪みレベル１）を現している。波形８３は、波形の進行方向に２単位時間幅分減らした波形（歪みレベル２）を現している。波形８４は、波形の進行方向とは逆方向に１単位時間幅分増やした波形（歪みレベル１）を現している。波形８５は、波形の進行方向とは逆方向に２単位時間幅分増やした波形（歪みレベル２）を現している。

また、パルスのＬｏｗの部分を立下りで単位時間幅ずつ増減する例を図９に示す。波形９１は、通常の歪みの無い伝送波形（歪みレベル０）を現している。波形９２は、波形の進行方向に１単位時間幅分減らした波形（歪みレベル１）を現している。波形９３は、波形の進行方向に２単位時間幅分減らした波形（歪みレベル２）を現している。波形９４は、波形の進行方向とは逆方向に１単位時間幅分増やした波形（歪みレベル１）を現している。波形９５は、波形の進行方向とは逆方向に２単位時間幅分増やした波形（歪みレベル２）を現している。

このような歪ませ方をすることにより、デジタルＡＳＩＣなど論理回路での実装が可能となる。これにより、本機能を安価，小型にフィールドバス３０に接続される各機器に実装することができる。

さらに、本実施の形態では、パルスのＬｏｗの部分を８分割し、Ｌｏｗの部分を分割した１つ分ずつ減らすことによりＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上がりが早くなるように変更した。そして、歪みレベルは、その分割した１つ分減らすごとに１つアップするようにしている。従って、歪みがない状態を歪みレベル０とし、以下順に歪みレベル１→２…と増加し、歪みレベル８が最大である。なお、歪みレベル８ではすべてＨｉｇｈの状態になるので、受信不能となる。また、本実施の形態では、パルスのＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上りを早める時間幅をパルスのＬｏｗ部分の８分割の１つ分ずつとしたが、その分割数は適宜きめることができる。さらに、本実施の形態では、パルスのＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上がりを早めたが、ＨｉｇｈからＬｏｗへの立ち下がりを遅くすることでも実現可能である。

そして、本実施の形態における通信安定性のチェックは、（１）マスタユニット１２から所定の歪みレベルで歪んだテストパターンを送信し、スレーブ２０がそれを受信できること、（２）スレーブ２０はレスポンスを同じ歪みレベルで歪ませた波形で送信し、マスタユニット１２がそのレスポンスを受信できることの２つの条件を具備することで初めてその歪みレベルの通信安定性が保証されるようにする。そして、同じスレーブ２０に対し歪みレベルを徐々に大きくしていきながら上記の処理を行うことにより、上記（１），（２）の条件を具備できなくなる直前、つまり、条件を具備した最大の歪みレベルが、そのスレーブとの間の通信安定性となる。

さらに、全てのスレーブに対して上記の処理を行うことにより、スレーブごとの通信安定性を求めることができる。その結果、フィールドバスシステム全体の通信安定性は、最も低い歪みレベルとなる。さらに、各スレーブごとの通信安定性を比較することにより、通信安定性が低い箇所を特定し、フィールドバスの各種の制約（通信線のケーブル種別，配線長等）を満たしていないおそれのある箇所を早期かつ容易に発見することができる。

さらに、回線の状態はノイズなどの影響で不安定となっている可能性があるため、各スレーブ２０に対する通信安定性のチェックは、上記の処理を複数回繰り返し実行して、平均やマージンレベルの最大値と最小値などのデータを取得することで、より正確な評価を行うとよい。

そして、具体的には図５に示すフローチャートに従って処理するようになる。すなわち、まず、処理対象を次のノード（スレーブ）に移す（ＳＴ１）。例えば、ノードアドレス順にチェックを行う場合、最初はノードアドレス＃０のスレーブ２０が処理対象となり、ステップ２以降の所定の処理を実行後再びステップ1１に戻ってきた場合にはノードドレス＃１のスレーブ２０が処理対象となる。以下順に、ノードアドレス＃２→＃３→…となり、最大のノードアドレスまで処理を実行すると、終了となる。なお、処理対象のノードを決める他の方法としては、現在、どんなノードアドレスのスレーブが接続されているかを把握した後で、接続されているスレーブのみを処理対象とすることでも良い。

処理対象のスレーブが決定すると、そのスレーブ２０に対してマスタユニット１２がメッセージを使用して歪みレベルを現在のものに対して「＋１」するように通知する（ＳＴ２）。これを受けて、スレーブ側では歪みレベルが１加算される。そして、標準状態では歪みレベルを０にしているので、１回目の通知に伴い歪みレベルが１になり、以後順に２→３→…と増加していく。また、このように「＋１」するというような通知ではなく、「歪みレベル＝３」，「歪みレベル＝５」のように、具体的に歪みレベルを通知するようにしてもよい。

次いで、マスタユニット１２側の歪みレベルも「＋１」する（ＳＴ３）。これにより、スレーブ２０側とマスタユニット１２側で持つ歪みレベルが等しくなる。そして、マスタユニット１２は、処理対象のスレーブ２０に対し、読み出しコマンドとして現在の歪みレベルで歪ましたテストバターンを送信する（ＳＴ４）。

そして、スレーブ２０で正常に受信できたか否かを判断する（ＳＴ５）。この判断は、ステップ４で送信したテストパターンとしての読み出しコマンドに対する応答が、スレーブからあるかどうかを時間監視することで行う。つまり、該当スレーブから応答がない場合は、ステップ５の分岐判断でＮｏとなるようにする。

そして、ステップ５の分岐判断でＮｏとなると、マスタユニット１２は通信異常と認識し、現在の歪みレベルから、そのスレーブに対するマージンレベル（通信安定性）を確定する（ＳＴ８）。つまり、現在の歪みレベルから１引いた値が通信可能な歪みレベルとなる。そして、その値をマージンレベル（通信安定性）とする。

また、スレーブ２０が正常受信した場合には、そのスレーブ２０は、マスタユニット１２に対してレスポンスを送信するが、このレスポンスを現在の歪みレベルで歪ませる（ＳＴ６）。

一方、マスタユニット１２側では、読み出しコマンドを送ったスレーブ２０から歪ませられたレスポンスが送られてくるのを待ち、正常に受信できたか否かを判断する（ＳＴ７）。そして、正常に受信した場合には、ステップ２に戻り、歪みレベルを一段階アップさせた状態で上記した処理を行う。なお、マスタユニット１２側での判断は、読み出しコマンドを発行してから一定期間レスポンスを受信せずタイムアウトした場合には、正常受信しないと判断できる。また、正常受信しなかった場合には、ステップ８に進み、現在の歪みレベルに基づいてそのスレーブ２０に対するマージンレベル（通信安定性）を確定する（ＳＴ８）。

なお、正常なフィールドバスシステムであっても、歪みレベルが最大の８ではもちろんのこと、７あるいは６程度でも通信不能になる。従って、各スレーブとのチェック行程において、最後は必ずスレーブ側或いはマスタユニット側で正常受信ができなくなって、ステップ８に至る経路を取る。そして、全てのノードについてチェックが完了すると、処理を終了する（ＳＴ９）。

図６は、本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態は、フィールドバス３０中にリピータ４０を含む構成をとったネットワーク構成に適用したものである。すなわち、図６に示すように、ＰＬＣ１０と各種のスレーブ２０並びにリピータ４０が、フィールドバス３０を介して接続されてネットワークシステムを構築している。スレーブ２０は、ＰＬＣ１０に接続されたフィールドバス３０に直接接続されるものもあれば、リピータ４０に接続されたフィールドバス３０ａに接続され、リピータ４０を介してＰＬＣ１０と通信するものもある。そして、フィールドバス３０，３０ａの終端には、終端抵抗３１が接続されている。マスタユニット１２やスレーブ２０等の内部構成並びに作用効果は、基本的に第１の実施の形態と同様である。

また、図６に示す例では、リピータ４０の下流側にはスレーブ２０のみが接続された構成を採っているが、リピータ４０の下流側にさらに別のリピータを配置するというように、スレーブ２０とＰＬＣ１０との間に複数のリピータ４０が存在する形態ももちろんありえる。

リピータ４０は、フィールドバス３０等を伝送されるデータを中継して、波形整形するものである。すなわち、一方から入力された信号を波形整形し他方に出力する機能を有するもので、マスタユニット１２からスレーブ２０に向けて送られる信号と、スレーブ２０からマスタユニット１２に向けて送られる信号のいずれに対しても波形整形処理を行う。

ネットワークを構成する通信線が長くなると、信号レベルが低くなるとともに、ノイズも乗りやすくなるので、波形が乱れる。そのため、正確な情報を伝送できなくなるという問題がある。係る問題を解決するために、リピータ４０と称される波形整形をする中継器を適宜位置に設け、乱れた波形を、適正なパルス波形に修正し、伝送距離を長くするようにしている。また、このように伝送距離を長くすることのみならず、例えば、同一の装置の制御を行う複数のスレーブを１つのグループとして管理するような場合に係る複数のスレーブをリピータの下に接続することもある。

リピータ４０は、図７に示すようにマスタ側とスレーブ側にそれぞれ接続される通信インタフェース４１，４２と、両通信インタフェース４１，４２間に実装され、伝送されるデータ（信号）に対して所定の処理を行なうリピータ用ＡＳＩＣ４３を備えている。さらに、入力電圧（２４Ｖ）を５Ｖに降圧し、リピータ４０内の各素子に電源供給する電源部４４を備えている。さらにまた、動作状態（通信状態）や異常／正常などを示すＬＥＤ表示部４５並びにノードアドレスの設定などを行うための設定スイッチ４６を備えている。

さらに、このリピータ用ＡＳＩＣ４３は、基本的には伝送される信号（乱れている）の波形を整え、適正なデジタル信号に復元し、出力する機能を備えている。この機能は、従来からあるリピータの基本機能であるので、具体的な構成・処理手順については説明を省略する。

そして、本発明では、リピータ用ＡＳＩＣ４３の機能として、一方から受け取った信号に対して上記した波形整形を行った後、歪みレベルに応じて歪ませた波形を他方から出力するようにしている。また、上記所定のノードアドレスからのレスポンスを受信した場合も、波形整形後、記憶保持している歪みレベルにあわせて歪ませた信号をマスタユニット１２に向けて出力するようになる。これにより、リピータ４０の先に接続されたスレーブ２０とリピータ４０間の伝送路の通信品質についても同様の評価が可能となる。

さらに、リピータ４０もノードアドレスが付与されており、広い意味ではスレーブの一種ともいえる。従って、上記したスレーブ２０と同様の機能を組み込むことにより、マスタユニット１２とリピータ４０との間の伝送路の通信品質（通信安定性）をチェックすることができる。

すなわち、図５に示すステップ１でマスタユニット１２が指定する次のノードのノードアドレスをリピータ４０に設定する。そして、リピータ４０は、自己宛のチェックにおける現在の歪みレベルを所定のレジスタ（リピータ用ＡＳＩＣ４３内にある）に設定しておき、正常受信できた場合には、その歪みレベルにしたがったレスポンスを返し、正常受信できない場合はその旨通知する。これにより、図５に示したフローチャートを実行することにより、マスタユニット１２側では、処理対象のリピータ４０との間の通信安定性（マージンレベル）を確定することができる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した第１の実施の形態と同様であるので、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

また、上記した各実施の形態では、いずれも（１）マスタユニット１２から所定の歪みレベルで歪んだテストパターンを送信し、スレーブ２０（リピータ４０）がそれを受信できること、（２）スレーブ２０（リピータ４０）はレスポンスを同じ歪みレベルで歪ませた波形で送信し、マスタユニット１２がそのレスポンスを受信できることの２つの条件を具備することにより、その歪みレベルでの通信安全性があるとし、図５のフローチャートでも、ステップ５で条件（１）を判断し、ステップ７で条件（２）をそれぞれ判断するようにしたが、本発明は、これに限ることはない。

さらに、上記した実施例では、基準テストパターンをパソコンからマスタユニットに送信する例を示した。基準テストパターンを設定する方法としては、これに限ことはなく、予めマスタユニットの内部メモリに複数の基準テストパターンを記憶させて置き、そのいずれかをパソコン上の操作で指定するようにしても良い。

本発明の第１の実施の形態を示す図である。 マスタユニットの内部構造を示すブロック図である。 スレーブの内部構造を示すブロック図である。 テストパターンと歪みレベルを説明する図である。 通信安定性のチェック機能を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示す図である。 リピータの内部構造を示すブロック図である。 テストパターンの歪ませ方を説明する図である。 テストパターンの歪ませ方を説明する図である。

符号の説明

１０ ＰＬＣ
１１ ＣＰＵユニット
１２ マスタユニット
１２ａ 通信インタフェース
１２ｂ マスタ用ＡＳＩＣ
１２ｃ ＲＡＭ
１２ｄ ＭＰＵ
１２ｅ ＥＥＰＲＯＭ
１２ｆ ＬＥＤ表示部
１２ｇ 設定スイッチ
１２ｈ インタフェース
２０ スレーブ
２０ａ 通信インタフェース
２０ｂ スレーブ用ＡＳＩＣ
２０ｄ ＭＰＵ
２０ｅ ＥＥＰＲＯＭ
２０ｆ ＬＥＤ表示部
２０ｇ 設定スイッチ
２０ｈ インタフェース
２０ｉ 電源部
２０ｊ Ｉ／Ｏ部
３０ フィールドバス
３０ａ フィールドバス
３１ 終端抵抗
３２ パソコン
４０ リピータ
４１，４２ 通信インタフェース
４３ リピータ用ＡＳＩＣ
４４ 電源部
４５ ＬＥＤ表示部
４６ 設定スイッチ

Claims (4)

1. プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットと、マスタユニットとネットワークを介して接続されてマスタユニットを相手にＩＯデータを通信するスレーブと、を含んで構成されるネットワークシステムの通信安定性を、テストパターンを送受信することによって判定する判定方法であって、
   前記マスタユニットは、歪みレベルを複数段階に設定できて、各段階の歪みレベルで基準テストパターンを歪ませた歪みテストパターンを前記スレーブに向けて順次送信するものであり、また、その歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信するものであり、
   前記スレーブは、前記歪みレベル情報を受信して認識するものであり、また、前記歪みテストパターンを受信することに基づいて所定のレスポンスを発行し、そのレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて前記マスタユニットへ返信するものであり、
   前記マスタユニットは、基準テストパターンをいずれかの段階の歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンとその歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信し、
   前記スレーブは、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送し、
   前記マスタユニットは、前記レスポンスを所定時間内に正常に受信した場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性があると判定し、前記レスポンスを所定時間内に受信しなかった場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性がないと判定する
   ことを特徴とするネットワークシステムの通信安定性の判定方法。
2. プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットと、マスタユニットとネットワークを介して接続されてマスタユニットを相手にＩＯデータを通信するスレーブと、を含んで構成されるネットワークシステムであって、
   前記マスタユニットは、歪みレベルを複数段階に設定する機能、各段階の歪みレベルで基準テストパターンを歪ませた歪みテストパターンを前記スレーブに向けて順次送信する機能、その歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信する機能を持つものであり、
   前記スレーブは、前記歪みレベル情報を受信して認識する機能、前記歪みテストパターンを受信することに基づいて所定のレスポンスを発行する機能、そのレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて前記マスタユニットへ返信する機能を持つものであり、
   前記マスタユニットは、基準テストパターンをいずれかの段階の歪みレベルで歪ませた歪みテストパターンとその歪みレベル情報を前記スレーブに向けて送信する機能と、前記スレーブからのレスポンスを所定時間内に正常に受信した場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性があると判定し、前記レスポンスを所定時間内に受信しなかった場合に、前記歪みレベルに応じた通信安定性がないと判定する機能とを持ち、
   前記スレーブは、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送する機能を持つ
   ことを特徴とするネットワークシステム。
3. 前記ネットワークシステムは、前記マスタユニットと前記スレーブの間に、中継する伝送波形を波形整形するリピータを介在するものであり、
   前記リピータは、前記マスタユニットから自己宛の通信によって、前記歪みテストパターンと歪みレベル情報を受信し、歪みテストパターンを正常に受信した場合には、前記マスタユニットに対して前記所定のレスポンスを前記歪みレベル情報と同じ歪みレベルで歪ませて返送する機能を持つ
   ことを特徴とする請求項２に記載のネットワークシステム。
4. 前記ネットワークシステムは、前記マスタユニットと前記スレーブの間に、中継する伝送波形を波形整形するリピータを介在するものであり、
   前記リピータは、前記マスタユニットとスレーブとの間で通信される伝送波形を中継受信すると、受信入力した伝送波形を波形整形し、波形整形後、記憶保持している歪みレベルに応じて歪ませた波形を送信出力する機能を持つ
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のネットワークシステム。

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