JP6757976B2 - Base stations, control systems, and base station control methods - Google Patents
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本発明は、基地局、制御システム、および、基地局の制御方法に関する。 The present invention relates to a base station, a control system, and a method of controlling the base station.
工場などに配備される産業機器の制御通信のネットワークは、固定的に配置される機器の他、ロボット又は搬送車などの移動機器に接続し構築される。固定的に配置される機器の接続にはケーブルを用いた有線ネットワークが用いられる。一方、移動機器の接続には、無線リンクを用いた無線ネットワークが有用である。 The control communication network of industrial equipment deployed in factories and the like is constructed by connecting to mobile equipment such as robots or automatic guided vehicles in addition to fixedly arranged equipment. A wired network using a cable is used to connect fixedly arranged devices. On the other hand, a wireless network using a wireless link is useful for connecting mobile devices.
産業機器のネットワークには、冗長性及び即時性の観点からEtherCAT(登録商標)、FL−netなどのリング方式の通信規格が用いられている。 Ring-type communication standards such as EtherCAT (registered trademark) and FL-net are used for networks of industrial equipment from the viewpoint of redundancy and immediacy.
特許文献1は、産業機器の有線ネットワークのうちの一部のリンクをケーブルレス化つまり無線化することができる通信装置を開示している。
工場などにおける機器の配置、及び、移動機器の移動範囲の都合上、リング方式の有線ネットワークを適切に敷設できない場合がある。仮に特許文献1が開示する技術を利用して、リング方式の有線ネットワークの一部のリンクを無線化した場合、配線の敷設を省略することができるものの、有線ネットワークのトポロジ(接続形態又は物理的な配置)の自由度はあまり向上しない。
Due to the arrangement of equipment in factories and the range of movement of mobile equipment, it may not be possible to properly lay a ring-type wired network. If some links of the ring-type wired network are made wireless by using the technology disclosed in
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させる基地局などを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a base station or the like that improves the degree of freedom of the network topology of control communication.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る基地局は、リング状の有線ネットワークに接続される入力用ポート及び出力用ポートと、無線通信を介して被制御機器に接続される無線インタフェースと、前記被制御機器へのコマンドを前記入力用ポートにより受信した場合に、受信した前記コマンドを前記無線インタフェースを通じて前記被制御機器に送信する機器制御部と、前記無線インタフェースを通じて受信した前記被制御機器による応答を示す応答データを前記出力用ポートにより出力する応答制御部とを備える。 In order to solve the above problems, the base station according to one aspect of the present invention has an input port and an output port connected to a ring-shaped wired network, and a radio connected to a controlled device via wireless communication. An interface, a device control unit that transmits the received command to the controlled device through the wireless interface when a command to the controlled device is received by the input port, and the device received through the wireless interface. It includes a response control unit that outputs response data indicating a response by the control device through the output port.
これによれば、基地局は、リング状の有線ネットワークに直接に接続されていない被制御機器を無線通信を介して制御し、また、無線通信を介して被制御機器による応答を取得して有線ネットワークに送信する。これにより、基地局は、被制御機器が移動機器である場合、及び、被制御機器と物理的に離れて存在するために配線を敷設することが不可能又は困難である場合等にも、無線通信を利用して、被制御機器が有線ネットワークに接続しているかのように制御することができる。よって、基地局は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 According to this, the base station controls a controlled device that is not directly connected to the ring-shaped wired network via wireless communication, and also obtains a response from the controlled device via wireless communication and is wired. Send to the network. As a result, the base station can be wireless even when the controlled device is a mobile device and when it is impossible or difficult to lay the wiring because the controlled device is physically separated from the controlled device. Communication can be used to control the controlled device as if it were connected to a wired network. Therefore, the base station can improve the degree of freedom of the network topology of control communication.
また、前記応答制御部は、前記機器制御部が前記被制御機器による応答を読み取るためのリードコマンドを前記入力用ポートより受信した場合に、前記リードコマンドを含むフレームに前記被制御機器による応答を示す応答データを書き込んで、前記出力用ポートにより出力してもよい。 Further, when the device control unit receives a read command for reading the response by the controlled device from the input port, the response control unit sends a response by the controlled device to the frame including the read command. The indicated response data may be written and output from the output port.
これによれば、基地局は、無線インタフェースを介して接続されている被制御機器からの応答データを、有線ネットワークから受信したリードコマンドに書き込んで、再び有線ネットワークに送信する。これにより、基地局は、マスタからのリードコマンドに対して機器が適切に応答したように疑似することができる。 According to this, the base station writes the response data from the controlled device connected via the wireless interface to the read command received from the wired network, and transmits it to the wired network again. As a result, the base station can imitate as if the device responded appropriately to the read command from the master.
また、前記応答制御部は、さらに、前記被制御機器から応答データを受信できない時には、受信した前記コマンドを含むフレームに、当該コマンドに対する応答データがないことを示すデータを書き込んで、前記出力用ポートにより出力してもよい。 Further, when the response data cannot be received from the controlled device, the response control unit further writes data indicating that there is no response data for the command in the frame including the received command, and the output port. May be output by.
これによれば、基地局は、有線ネットワークから受信したコマンドに対する応答がすぐに得られない場合に発生し得る、コマンドの伝送遅延を未然に回避する。よって、基地局は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させるとともに、有線ネットワークにおけるコマンドの伝送遅延の発生を回避する。 According to this, the base station avoids the transmission delay of the command, which may occur when the response to the command received from the wired network is not immediately obtained. Therefore, the base station improves the degree of freedom of the network topology of control communication and avoids the occurrence of command transmission delay in the wired network.
また、前記機器制御部は、複数の前記被制御機器に対する前記コマンドを受信した場合には、受信した前記コマンドを、複数の前記被制御機器のそれぞれに対して順次にユニキャスト送信し、前記応答制御部は、前記被制御機器から順次に応答データを受信してもよい。 When the device control unit receives the command for the plurality of controlled devices, the device control unit sequentially unicasts the received command to each of the plurality of controlled devices, and responds by sequentially transmitting the command. The control unit may sequentially receive response data from the controlled device.
これによれば、基地局は、ユニキャスト送信に設けられている到達確認及び再送の制御のしくみを利用して、より信頼性の高い無線通信によりコマンドを送信でき、また、受信できる。 According to this, the base station can transmit and receive the command by more reliable wireless communication by utilizing the arrival confirmation and retransmission control mechanism provided in the unicast transmission.
また、前記機器制御部は、複数の前記被制御機器に対する前記コマンドを受信した場合には、受信した前記コマンドを、複数の前記被制御機器に対してブロードキャスト送信してもよい。 Further, when the device control unit receives the command for the plurality of controlled devices, the device control unit may broadcast the received command to the plurality of controlled devices.
これによれば、基地局は、ブロードキャスト送信を用いて、一度の送信で複数の子機にコマンドを受信させることにより無線通信帯域を削減することができる。 According to this, the base station can reduce the wireless communication band by having a plurality of slave units receive commands in one transmission by using broadcast transmission.
また、前記機器制御部は、複数の前記被制御機器それぞれが前記コマンドに対する応答データを送信すべき時刻を示す情報を含む無線フレームを生成して、生成した前記無線フレームをブロードキャスト送信してもよい。 Further, the device control unit may generate a wireless frame including information indicating a time when each of the plurality of controlled devices should transmit response data to the command, and broadcast the generated wireless frame. ..
これによれば、基地局がコマンドを含む無線フレームをブロードキャスト送信した後に、複数の子機が応答データを含む無線フレームを送信する時刻に時間差が生ずるように制御することができる。よって、複数の子機が送信する応答データを含む無線フレームが互いに衝突することを抑制することができる。 According to this, after the base station broadcasts the radio frame containing the command, it is possible to control so that there is a time lag in the time when the plurality of slave units transmit the radio frame including the response data. Therefore, it is possible to prevent the wireless frames including the response data transmitted by the plurality of slave units from colliding with each other.
また、前記機器制御部は、複数の前記被制御機器それぞれが前記コマンドに対する応答データを送信すべき時刻を示す情報を含む無線フレームを生成して、生成した前記無線フレームをブロードキャスト送信してもよい。 Further, the device control unit may generate a wireless frame including information indicating a time when each of the plurality of controlled devices should transmit response data to the command, and broadcast the generated wireless frame. ..
これによれば、基地局がコマンドを含む無線フレームをブロードキャスト送信した後に、複数の子機が応答データを含む無線フレームを送信する時刻に時間差が生ずる結果、基地局がこれらの無線フレームを受信する時刻に時間差が生ずる。よって、基地局による受信処理が短時間に集中することを回避できる。 According to this, after the base station broadcasts the radio frame containing the command, there is a time lag in the time when the plurality of slave units transmit the radio frame containing the response data, and as a result, the base station receives these radio frames. There is a time difference in time. Therefore, it is possible to prevent the reception processing by the base station from being concentrated in a short time.
また、前記機器制御部は、被制御機器の識別子と、当該被制御機器との通信に利用すべきMACアドレス又はIPアドレスとを紐付けた機器リストを管理しており、前記機器リストを参照して、前記コマンドを送信する対象である被制御機器との通信に利用すべき前記MACアドレス又は前記IPアドレスを宛先として前記コマンドを送信してもよい。 In addition, the device control unit manages a device list in which the identifier of the controlled device and the MAC address or IP address to be used for communication with the controlled device are linked, and the device list is referred to. Then, the command may be transmitted to the MAC address or the IP address to be used for communication with the controlled device to which the command is transmitted.
これによれば、基地局は、無線フレームの宛先にMACアドレス又はIPアドレスを用いて無線フレームを送信できる。基地局は、MACアドレスとIPアドレスとのうち利用可能なアドレスを用いて被制御機器と通信できる。また、IPアドレスの割り振りが困難である場合には、無線フレームの宛先IPアドレスをブロードキャストとし、被制御機器のMACアドレスを宛先MACアドレスに使用できる。このように、基地局は、ネットワーク環境に応じて適切な送信方法を採用し得る。 According to this, the base station can transmit the wireless frame by using the MAC address or the IP address as the destination of the wireless frame. The base station can communicate with the controlled device using the available address of the MAC address and the IP address. When it is difficult to allocate an IP address, the destination IP address of the wireless frame can be broadcast and the MAC address of the controlled device can be used as the destination MAC address. In this way, the base station can adopt an appropriate transmission method according to the network environment.
また、前記基地局は、前記有線ネットワークに接続される2つの物理ポートを備え、前記基地局は、さらに、(a)前記2つの物理ポートの両方がリンクアップ状態であるときには、前記2つの物理ポートのうちの一方を前記入力用ポートとして機能させ、前記2つの物理ポートのうちの他方を前記出力用ポートとして機能させ、(b)前記2つの物理ポートのうちの一方の物理ポートだけがリンクアップ状態であるときには、前記一方の物理ポートを前記入力用ポート及び前記出力用ポートとして機能させる、有線制御部を備えてもよい。 Further, the base station includes two physical ports connected to the wired network, and the base station further has (a) the two physical ports when both of the two physical ports are in a link-up state. One of the ports is made to function as the input port, the other of the two physical ports is made to function as the output port, and (b) only one of the two physical ports is linked. When it is in the up state, it may be provided with a wired control unit that causes the one physical port to function as the input port and the output port.
これによれば、基地局は、1つだけの物理ポートを備える基地局として構成され、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 According to this, the base station is configured as a base station having only one physical port, and the degree of freedom of the network topology of control communication can be improved.
また、前記基地局は、前記有線ネットワークに接続され、前記入力用ポート及び前記出力用ポートとして機能する1つの物理ポートを備えてもよい。 Further, the base station may be connected to the wired network and may include one physical port that functions as the input port and the output port.
これによれば、基地局は、2つの物理ポートを備える基地局として構成され、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 According to this, the base station is configured as a base station having two physical ports, and the degree of freedom of the network topology of control communication can be improved.
また、本発明の一態様に係る制御システムは、上記の基地局と、前記基地局の前記無線インタフェースに無線通信により接続される子機とを備え、前記子機は、前記基地局の前記無線インタフェースと無線通信により接続され、前記基地局の前記機器制御部が送信した前記コマンドを受信する子機側無線インタフェースと、前記被制御機器と有線リンクにより接続される子機側有線インタフェースと、前記子機側無線インタフェースにより受信した前記コマンドを前記子機側有線インタフェースを介して前記被制御機器に送信し、送信した前記コマンドに応じて前記被制御機器が送信した応答データを取得して、前記子機側無線インタフェースを介して前記基地局に送信する、子機側制御部とを備える。 Further, the control system according to one aspect of the present invention includes the above base station and a slave unit connected to the wireless interface of the base station by wireless communication, and the slave unit is the wireless of the base station. The slave unit side wireless interface that is connected to the interface by wireless communication and receives the command transmitted by the device control unit of the base station, the slave unit side wired interface that is connected to the controlled device by a wired link, and the above. The command received by the slave unit side wireless interface is transmitted to the controlled device via the slave unit side wired interface, and the response data transmitted by the controlled device is acquired in response to the transmitted command to obtain the response data. It includes a slave unit side control unit that transmits to the base station via the slave unit side wireless interface.
これによれば、上記基地局と同様の効果を奏する。 According to this, the same effect as that of the above base station is obtained.
また、本発明の一態様に係る基地局の制御方法において、前記基地局は、リング状の有線ネットワークに接続される入力用ポート及び出力用ポートと、無線通信を介して被制御機器に接続される無線インタフェースとを備え、前記制御方法は、前記被制御機器へのコマンドを前記入力用ポートにより受信した場合に、受信した前記コマンドを前記無線インタフェースを通じて前記被制御機器に送信する機器制御ステップと、前記無線インタフェースを通じて受信した前記被制御機器による応答を示す応答データを前記出力用ポートにより出力する応答制御ステップとを含む。 Further, in the base station control method according to one aspect of the present invention, the base station is connected to a controlled device via wireless communication with an input port and an output port connected to a ring-shaped wired network. The control method includes a device control step of transmitting the received command to the controlled device through the wireless interface when a command to the controlled device is received by the input port. Includes a response control step in which response data indicating a response by the controlled device received through the wireless interface is output by the output port.
これによれば、上記基地局と同様の効果を奏する。 According to this, the same effect as that of the above base station is obtained.
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。 The present invention can be realized not only as a device, but also as a method in which the processing means constituting the device is used as a step, as a program for causing a computer to execute those steps, or as a computer reading in which the program is recorded. It can also be realized as a possible recording medium such as a CD-ROM, or as information, data or a signal indicating the program. Then, those programs, information, data and signals may be distributed via a communication network such as the Internet.
本発明により、基地局は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 According to the present invention, the base station can improve the degree of freedom of the network topology of control communication.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.
以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。 Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components constituting the more preferable form.
なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 The same components may be designated by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
(実施の形態)
本実施の形態において、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させる基地局及び通信システムなどについて説明する。
(Embodiment)
In the present embodiment, a base station, a communication system, and the like that improve the degree of freedom of the network topology of control communication will be described.
図1は、本実施の形態に係る基地局10を含む通信システム1の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
図1に示されるように、通信システム1は、マスタMと、機器S1、S2、S3、S11、S12及びS13と、基地局10と、子機20A、20B及び20Cとを備える。マスタMと、機器S1、S2及びS3と、基地局10とは、リング状の有線のネットワークNによって通信可能に接続されている。ここで、基地局10と、子機20A、20B及び20Cとを制御システムともいう。
As shown in FIG. 1, the
マスタMは、ネットワークNに接続されており、同じくネットワークNに接続された機器S1、S2及びS3を制御し、また、機器S11、S12及びS13を基地局10を介して制御する、制御装置である。ネットワークNは、例えば、EtherCATに従うネットワークであり、以降ではこの場合を例として説明するが、他にFL−netなどのリング方式の通信規格も採用し得る。
The master M is a control device that is connected to the network N and controls the devices S1, S2, and S3 that are also connected to the network N, and controls the devices S11, S12, and S13 via the
マスタMは、リング状の有線のネットワークNにEtherCATフレーム(単にフレームともいう)を送信する。マスタMにより送信されたフレームは、ネットワークNを一巡して再びマスタMに戻る。例えば、マスタMがD方向にフレームを送信すると、このフレームは、機器S1、基地局10、機器S2及びS3をこの順に経由してマスタMに戻る。機器S1等及び基地局10を経由するときに、機器S1等及び基地局10によりコマンド又はデータの読み出し又は応答データの書き込みがなされる。
The master M transmits an EtherCAT frame (also simply referred to as a frame) to the ring-shaped wired network N. The frame transmitted by the master M goes around the network N and returns to the master M again. For example, when the master M transmits a frame in the D direction, the frame returns to the master M via the device S1, the
機器S1は、マスタMによる制御に基づいて動作するスレーブに相当する被制御機器である。機器S1は、ネットワークNに接続されている。機器S1は、マスタMが送信するフレームをネットワークNから受信し、受信したフレームに含まれるコマンドの読み出し、又は、受信したフレームへのデータの書き込みをして、ネットワークNに送信する。 The device S1 is a controlled device corresponding to a slave that operates based on control by the master M. The device S1 is connected to the network N. The device S1 receives a frame transmitted by the master M from the network N, reads a command included in the received frame, or writes data to the received frame, and transmits the frame to the network N.
機器S1は、コマンドを含むフレームを受信した場合には、受信したフレームに含まれるコマンドに従って動作する。ここで、コマンドは、被制御機器にデータを書き込むライトコマンド、および、被制御機器に応答データを要求するリードコマンドなどが含まれる。機器S1は、ライトコマンドを含むフレームを受信した場合には、当該ライトコマンドに従って所定のデータを書き込む。また、機器S1は、リードコマンドを含むフレームを受信した場合には、受信したフレームの中の所定のフィールドに応答データを書き込んで、ネットワークNにフレームを送信する。 When the device S1 receives a frame including a command, the device S1 operates according to the command included in the received frame. Here, the command includes a write command for writing data to the controlled device, a read command for requesting response data from the controlled device, and the like. When the device S1 receives the frame including the write command, the device S1 writes predetermined data according to the write command. When the device S1 receives the frame including the read command, the device S1 writes the response data in a predetermined field in the received frame and transmits the frame to the network N.
また、機器S1は、原則、2つの物理ポートを備えており、2つの物理ポートの両方がリンクアップ状態であるときには2つの物理ポートのうちの一方を入力用ポートとして機能させ、2つの物理ポートのうちの他方を出力用ポートとして機能させる。なお、機器S1は、1つだけの物理ポートを備えている場合もある。この場合には、1つの物理ポートを入力用ポート及び出力用ポートとして用いる。なお、機器S1は、2つの物理ポートを備えている場合であっても、そのうちの1つの物理ポートだけがリンクアップ状態である場合には、1つだけの物理ポートを備えている場合と同じように機能させる。 Further, the device S1 is provided with two physical ports in principle, and when both of the two physical ports are in the link-up state, one of the two physical ports functions as an input port, and the two physical ports are used. The other of them functions as an output port. The device S1 may have only one physical port. In this case, one physical port is used as an input port and an output port. Even if the device S1 has two physical ports, if only one of the physical ports is in the link-up state, it is the same as if the device S1 has only one physical port. Make it work like this.
機器S2及びS3は、それぞれ、機器S1と同様の被制御機器である。 The devices S2 and S3 are controlled devices similar to the device S1, respectively.
基地局10は、無線通信を介して機器S11等を制御する基地局装置である。基地局10は、ネットワークNに接続されており、また、無線通信により子機20A等と接続している。基地局10は、マスタMが送信する、機器S11等に対するコマンドを含むフレームを子機20Aを介して機器S11に送信する。また、基地局10は、機器S11が送信した応答データを子機20Aを介して受信し、マスタMに送信する。
The
子機20Aは、基地局10と機器S11との通信を中継する無線装置である。子機20Aは、無線リンクL1を通じて基地局10と無線通信可能に接続している。また、子機20Aは、有線リンクL4により機器S11に接続している。子機20Aは、基地局10からコマンドを含む無線フレームを受信した場合には、当該無線フレームを機器S11に送信する。また、機器S11から応答データを受信した場合には、当該応答データを基地局10に送信する。
The
子機20B及び20Cは、子機20Aと同様の無線装置である。子機20B及び20Cは、それぞれ、無線リンクL2及びL3を通じて基地局10と接続されており、また、有線リンクL5及びL6を通じて機器S12及びS13に接続されている。
The
機器S11は、マスタMによる制御を受けて動作するスレーブに相当する被制御機器である。機器S11は、有線リンクL4を介して子機20Aに接続されている。機器S11は、子機20Aを介して基地局10からコマンドを受信し、受信したコマンドに従って動作する。また、機器S11は、応答データを子機20Aへ送信する。なお、機器S11は、機器S1等と同等の機能を有する機器であってよい。
The device S11 is a controlled device corresponding to a slave that operates under the control of the master M. The device S11 is connected to the
機器S12及びS13は、それぞれ、機器S11と同様の被制御機器である。 The devices S12 and S13 are controlled devices similar to the device S11, respectively.
なお、子機20A及び機器S11は、これらが一体となって移動する移動機器として実現されてもよい。基地局10と子機20Aとの間は無線通信で接続されているので、通信線による移動の制約がないからである。
The
通信システム1において、マスタMは、ネットワークNに直接に接続されている機器S1、S2及びS3だけでなく、ネットワークNに直接に接続されていない機器S11、S12及びS13をも制御することができる。マスタMと、ネットワークNに直接に接続されていない機器S11、S12及びS13との接続には、基地局10及び子機20A等による無線通信が用いられる。このように、通信システム1によれば、機器S11等が移動機器である場合、及び、基地局10が機器S11等と物理的に離れて存在するために配線を敷設することが不可能又は困難である場合等にも、機器S11等を制御できる利点がある。このように、通信システム1は、制御システム(基地局10及び子機20A等)を用いることで、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。
In the
以降において、基地局10及び子機20Aの機能ブロック及び動作について詳細に説明する。なお、子機20A、20B及び20Cについては子機20Aを代表として、機器S11、S12及びS13については機器S11を代表として説明するが、他の子機及び他の機器についても同様の説明が成立する。
Hereinafter, the functional blocks and operations of the
図2は、本実施の形態に係る基地局10及び子機20Aの機能ブロックを示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing functional blocks of the
図2に示されるように、基地局10は、入力用ポート11と、出力用ポート12と、有線制御部13と、機器制御部14と、応答制御部15と、無線IF(インタフェース)16とを備える。
As shown in FIG. 2, the
入力用ポート11は、ネットワークNに接続され、ネットワークNからフレームを受信するポートである。入力用ポート11は、1つの物理ポートに割り当てられる。
The
出力用ポート12は、ネットワークNに接続され、ネットワークNへフレームを送信するポートである。出力用ポート12は、1つの物理ポートに割り当てられる。なお、入力用ポート11が割り当てられたポートに、出力用ポート12がさらに割り当てられることもある。
The
有線制御部13は、入力用ポート11及び出力用ポート12の機能の物理ポートへの割り当て、及び、入力用ポート11及び出力用ポート12によるフレームの送受信を制御する処理部である。有線制御部13は、入力用ポート11及び出力用ポート12の制御モジュールとして実現される。
The
機器制御部14は、入力用ポート11が受信したフレームに基づく機器S11の制御をする処理部である。機器制御部14は、子機20A等を介して制御し得る機器のリストである機器リスト14Aを記憶している。機器制御部14は、入力用ポート11により機器S11等を制御するためのコマンドを受信した場合に、受信したコマンドの対象である機器(対象機器ともいう)の識別子を取得する。そして、機器制御部14は、当該コマンドを所定の形式でカプセル化して、対象機器に無線IF16を通じて送信する。機器制御部14は、プロセッサがメモリ等を用いてプログラムを実行することで実現され得る。
The
機器制御部14は、対象機器が複数ある場合、コマンドを複数の対象機器のそれぞれに対して順次にユニキャスト送信してもよい。ユニキャスト送信には到達確認及び再送の制御のしくみが設けられているので、より信頼性の高い無線通信によりコマンドを送信できる利点がある。
When there are a plurality of target devices, the
また、機器制御部14は、対象機器が複数ある場合、コマンドを複数の対象機器に対してブロードキャスト送信してもよい。ブロードキャスト送信を用いれば、一度の送信で複数の子機20A等にコマンドを受信させることにより無線通信帯域の削減の利点が得られる。
Further, when there are a plurality of target devices, the
応答制御部15は、機器S11等により送信される応答データのフレームへの書込みの制御を行う処理部である。応答制御部15は、無線IF16を通じて受信した機器S11による応答を示す応答データを出力用ポート12により出力する。より具体的には、応答制御部15は、機器S11による応答を読み取るためのリードコマンドを入力用ポート11により受信した場合に、リードコマンドを含むフレームに、機器S11による応答を示す応答データを書き込んで出力用ポート12により出力する。ここで、応答データとは、機器制御部14が送信したコマンドに係る制御に基づく機器S11による応答を示すデータである。応答制御部15は、プロセッサがメモリ等を用いてプログラムを実行することで実現され得る。
The
応答制御部15は、応答データを所定の形式でカプセル化した無線フレームを、機器S11等から無線IF16により受信する。また、応答制御部15は、機器S11等から受信する応答データを一時的に記憶する記憶装置(メモリ又はストレージ)であるバッファ15Aを備えており、機器S11から応答データを受信した場合には、応答データをバッファ15Aに一時的に記憶し、その後に入力用ポート11により受信したフレームに書き込む。
The
また、応答制御部15は、入力用ポート11によりコマンドを受信した場合に、受信したコマンドを含むフレームに、当該制御に対する応答データがないことを示すデータを書き込んで、出力用ポート12により出力してもよい。コマンドを受信した時点では、当該コマンドに基づく機器S11等に対する制御の結果としての応答が得られないことがある。その場合、上記のように当該制御に対する応答データがないことを示すデータを書き込んで出力することで、フレームの伝送遅延を小さくすることができる利点がある。なお、上記応答に係る応答データは、その後に入力用ポート11により受信するリードコマンドを含むフレームに書き込まれる。つまり、バッファ15Aに記憶されている応答データがリードコマンドを含むフレームに書き込まれる。
Further, when a command is received by the
無線IF16は、子機20Aと無線リンクL1を通じた無線通信をする通信インタフェースである。無線IF16は、例えば、IEEE802.11a、b、g、nなどの通信規格に準拠した無線通信により子機20Aと接続される。
The wireless IF 16 is a communication interface for wireless communication between the
また、子機20Aは、無線IF21と、制御部22と、有線IF23とを備える。
Further, the
無線IF21は、基地局10と無線リンクL1を通じた無線通信をする通信インタフェースである。無線IF21は、基地局10に適合する無線規格(例えばIEEE802.11a、b、g、nなどの通信規格)に準拠した無線通信により基地局10と接続される。無線IF21は、基地局10の機器制御部14が無線IF16により送信したコマンドを受信する。無線IF21を子機側無線インタフェースともいう。
The wireless IF 21 is a communication interface that wirelessly communicates with the
制御部22は、基地局10と機器S11との間でのコマンド及び応答データのやりとりを中継する処理部である。制御部22は、無線IF21により受信したコマンドを有線IF23を介して機器S11に送信する。また、制御部22は、機器S11が送信した応答データを取得して、無線IF21を介して基地局10に送信する。制御部22を子機側制御部ともいう。制御部22は、プロセッサがメモリ等を用いてプログラムを実行することで実現され得る。
The
有線IF23は、機器S11と有線リンクL4により接続される有線通信インタフェースである。有線リンクL4は、例えばEtherCATに従うリンクである。有線IF23を子機側有線インタフェースともいう。 The wired IF23 is a wired communication interface connected to the device S11 by a wired link L4. The wired link L4 is, for example, a link according to EtherCAT. The wired IF23 is also referred to as a slave unit side wired interface.
なお、EtherCATフレームをUDP(User Datagram Protocol)データグラム又はIP(Internet Protocol)パケットにカプセル化する場合(後述)、無線IF16及び無線IF21には、IPアドレスが設定されていることを要する。 When the EtherCAT frame is encapsulated in a UDP (User Datagram Protocol) datagram or an IP (Internet Protocol) packet (described later), it is necessary that an IP address is set in the wireless IF 16 and the wireless IF 21.
なお、フレームの送信元である無線IF16には、個別にIPアドレスが設定されるが、無線IF21には個別のIPアドレスが設定されていてもよいし、設定されていなくてもよい。無線IF21に個別にIPアドレスが設定されていない場合、無線IF16からブロードキャストで無線通信が実行される。この場合、子機20Aは、PSDU内のEthernet(登録商標)ヘッダの宛先MACアドレス、または、IPヘッダ内の宛先IPアドレスを解析することで、自分宛のデータであることを判別する。
An IP address is individually set for the wireless IF 16 which is the source of the frame, but an individual IP address may or may not be set for the wireless IF 21. When an IP address is not individually set for the wireless IF 21, wireless communication is executed by broadcasting from the wireless IF 16. In this case, the
なお、無線IF16及び21の無線通信がIEEE802.11a、b、g、nなどの通信規格に準拠した無線通信に限定されないのは言うまでもない。
Needless to say, the wireless communication of the
以降において、入力用ポート11と出力用ポート12との物理ポートへの機能の割り当ての態様について、(1)基地局10が1つだけの物理ポート31を備える場合と、(2)基地局10が2つの物理ポート32及び33を備える場合のそれぞれについて説明する。
Hereinafter, regarding the mode of assigning functions to the physical ports of the
(1)図3は、基地局10が1つだけの物理ポート31を有する場合の入力用ポート11及び出力用ポート12の機能の割り当てを示す説明図である。
(1) FIG. 3 is an explanatory diagram showing the allocation of functions of the
図3に示されるように、基地局10が1つだけの物理ポート31を有する場合には、有線制御部13は、物理ポート31を入力用ポート11及び出力用ポート12として機能させる。この場合、基地局10は、1つの物理ポート31を利用してフレームの送受信を行う。
As shown in FIG. 3, when the
(2)図4は、基地局10が2つの物理ポートを有する場合の入力用ポート11及び出力用ポート12の機能の割り当てを示す説明図である。
(2) FIG. 4 is an explanatory diagram showing the assignment of the functions of the
図4の(a)に示されるように、基地局10が2つの物理ポート32及び33を有する場合であって、2つの物理ポート32及び33の両方がリンクアップ状態である場合には、有線制御部13は、2つの物理ポート32及び33のうちの一方(例えば物理ポート32)を入力用ポート11として機能させ、他方(例えば物理ポート33)を出力用ポート12として機能させる。基地局10は、例えば、物理ポート32によりフレームを受信し、物理ポート33によりフレームを送信することで、フレームの送受信を行う。
As shown in FIG. 4A, when the
なお、基地局10が2つの物理ポート32及び33を有する場合であっても、2つの物理ポート32及び33の一方がリンクダウン状態である場合(図4の(b)参照)には、リンクアップ状態である一方(例えば物理ポート32)を入力用ポート11及び出力用ポート12として機能させる。
Even if the
有線制御部13は、物理ポート32及び33それぞれがリンクアップ状態であるか否かに応じて、入力用ポート11及び出力用ポート12の機能を上記のように制御する。
The
図5及び図6は、本実施の形態に係る機器制御部14が記憶している機器リスト14A及び14Bの説明図である。機器制御部14は、機器リスト14A及び14Bの両方を記憶していてもよいし、いずれか一方のみを記憶していてもよい。
5 and 6 are explanatory views of the device lists 14A and 14B stored in the
図5に示されるように、機器リスト14Aは、1つの機器に対応するエントリ(行)を複数有するリストである。機器リスト14Aの各エントリは、機器IDとIPアドレスとを互いに対応付けた情報を含む。このIPアドレスは、PSDUに格納されるIPヘッダの宛先IPアドレスとして用いられ得る。なお、図5に示される機器リスト14Aは、基地局10(機器制御部14及び応答制御部15)と子機20Aとの無線通信が、UDPデータグラム又はIPパケットにカプセル化したフレームを用いる場合の例を示している。
As shown in FIG. 5, the
機器IDは、当該エントリに対応する機器の識別子である。ここでは、説明の便宜上、機器S11等の機器IDが、その符号と同じ「S11」等であるとする。 The device ID is an identifier of the device corresponding to the entry. Here, for convenience of explanation, it is assumed that the device ID of the device S11 or the like is "S11" or the like which is the same as the code thereof.
IPアドレスは、当該エントリに対応する機器の制御に用いるIPアドレスを示す。このIPアドレスは、当該機器に接続されている子機のIPアドレスと同一である。 The IP address indicates an IP address used for controlling the device corresponding to the entry. This IP address is the same as the IP address of the slave unit connected to the device.
例えば、図5に示される機器リスト14Aは、基地局10が、機器IDが「S11」である機器(つまり機器S11)と、機器IDが「S12」である機器(つまり機器S12)とに接続されていることを示している。そして、機器S11の制御に用いるIPアドレス、つまり、子機20AのIPアドレスが192.168.0.1であり、機器S12の制御に用いるIPアドレス、つまり、子機20BのIPアドレスが192.168.0.2であることが示されている。
For example, in the
なお、基地局10と子機20A等との無線通信がIEEE802.11規格に準拠した通信にカプセル化したフレームを用いる場合には、機器リスト14Bに示すようにIPアドレスの代わりにMAC(Media Access Control)アドレスが用いられる。
When wireless communication between the
例えば、図6に示される機器リスト14Bは、機器リスト14Aと同様に、1つの機器に対応するエントリ(行)を複数有するリストである。機器リスト14Bの各エントリは、機器IDと、MACアドレスとを互いに対応付けた情報を含む。このMACアドレスは、PSDUに格納されるEthernetヘッダの宛先MACアドレスとして用いられ得る。機器リスト14Bに示される内容は、機器リスト14Aに示される内容から容易に類推可能であるので詳細な説明を省略する。
For example, the
図7及び図8は、本実施の形態に係るコマンドを含む無線フレーム40の説明図である。
7 and 8 are explanatory views of the
図7の(a)は、コマンド又は応答データを含む無線フレーム40の全体を示す説明図である。
FIG. 7A is an explanatory diagram showing the
図7の(a)に示されるように、無線フレーム40は、PLCP(Physical Layer Convergence Protocol)プリアンブル41と、PLCPヘッダ42と、IEEE802.11ヘッダ43と、データ44と、FCS(Frame Check Sequence)45とを含む。無線フレーム40は、既存のIEEE802.11規格に準拠した無線フレームである。
As shown in FIG. 7A, the
PLCPプリアンブル41は、IEEE802.11フレームの先頭に付加される同期信号を含むフィールドである。
The
PLCPヘッダ42は、当該IEEE802.11フレームの変調方式及び伝送速度、データ長などの情報を含むフィールドである。
The
IEEE802.11ヘッダ43は、当該IEEE802.11フレームのフレーム種別、宛先MACアドレス及び送信元MACアドレスなどの情報を含むフィールドである。無線フレーム40がコマンドを含む場合、宛先MACアドレスを子機20Aとし、送信元MACアドレスを基地局10とする。無線フレーム40が応答データを含む場合、宛先MACアドレスを基地局10とし、送信元MACアドレスを子機20Aとする。
The IEEE802.11
データ44は、当該IEEE802.11フレームが運ぶデータを含むフィールドである。データ44は、コマンド又は応答データを含むEtherCATフレームを含む。
The
FCS45は、IEEE802.11ヘッダ43及びデータ44のフィールドにより算出されるチェックサムを含むフィールドである。
The FCS 45 is a field including a checksum calculated from the fields of the IEEE 802.11
データ44に含まれるフィールドについてさらに詳細に説明する。データ44には、EtherCATフレームが含まれている。言い換えれば、データ44には、EtherCATフレームがカプセル化されている。カプセル化の方法は、さまざまな方法を採用し得る。例えば、UDPデータグラムにカプセル化する方法、IPパケットにカプセル化する方法、又は、IEEE802.11フレームにカプセル化する方法等を採用し得る。
The fields included in the
図7の(b)は、EtherCATフレームをUDPデータグラムにカプセル化する場合のデータ44を示している。図7の(b)に示されるように、データ44は、Ethernetヘッダ50と、IPヘッダ51と、UDPヘッダ52と、EtherCATヘッダ53と、EtherCATデータグラム54とを含む。
FIG. 7B shows
Ethernetヘッダ50は、送信元MACアドレス、宛先MACアドレス及びタイプを含むフィールドである。無線フレーム40がコマンドを含む場合、子機20AのMACアドレスを宛先とし、基地局10のMACアドレスを送信元とする。無線フレーム40が応答データを含む場合、基地局10のMACアドレスを宛先とし、子機20AのMACアドレスを送信元とする。タイプは、IPを意味する「0x0800」である。
The
IPヘッダ51は、送信元IPアドレス及び宛先IPアドレスを含むフィールドである。無線フレーム40がコマンドを含む場合、子機20AのIPアドレスを宛先とし、基地局10のIPアドレスを送信元とする。無線フレーム40が応答データを含む場合、基地局10のIPアドレスを宛先とし、子機20AのIPアドレスを送信元とする。
The
UDPヘッダ52は、送信元ポート番号及び宛先ポート番号等を含むフィールドである。UDPポート番号は、予め定められた値を採用し得る。
The
EtherCATヘッダ53は、EtherCATフレームのヘッダであり、当該EtherCATフレームのデータ長等を含む。
The
EtherCATデータグラム54は、当該EtherCATフレームが運ぶデータを含むフィールドである。EtherCATデータグラム54は、複数の機器宛てのデータを含むことができる。複数の機器宛てのデータを含む場合には、その宛先となる機器の識別子と、当該機器へ送信するデータとを含むデータグラムが複数連結された構成を有する。例えば、EtherCATデータグラム54は、機器S11宛てのデータグラム(図8におけるデータグラム56)、機器S12宛てのデータグラム(図8におけるデータグラム57)が連結された構成を有する。
The
図8は、EtherCATデータグラム54の全体を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the
図8に示されるように、データグラム56は、コマンド56A、機器ID56B、及び、データ長56Cの各フィールドを含んでいる。また、さらに、データ56Dを含んでもよい。
As shown in FIG. 8, the
コマンド56Aは、当該データグラム56が含むコマンドの種別を示すフィールドであり、ライトコマンド又はリードコマンドなどのコマンド種別を示す。
The
機器ID56Bは、当該データグラム56の宛先を示すフィールドであり、機器S11の機器IDを含む。
The
データ長56Cは、当該データグラム56に含まれるデータ56Dのデータ長を示す。データ長56Cは、例えば、バイト単位である。
The
データ56Dは、当該データグラム56に含まれるデータである。なお、データ56Dは、必須ではない。データ56Dがない場合、データ長56Cをゼロとし、データ56Dを省くことができる。
The
データグラム57は、上記と同様、コマンド57A、機器ID57B、及び、データ長57Cの各フィールドを含んでいる。また、さらに、データ57Dを含んでもよい。機器ID57Bは、機器S12の機器IDを含む。
The
なお、データ44は、EthercatCATフレームをEthernetフレームにカプセル化する形式をとることもできる(図7の(c)参照)。この場合、データ44は、Ethernetヘッダ50と、EtherCATヘッダ53と、EtherCATデータグラム54とを含む。この構成は、図7の(b)におけるIPヘッダ51及びUDPヘッダ52が省略されたフレーム構成に相当する。各フィールドの意味は、図7の(b)におけるものと同じであるので説明を省略する。
The
なお、データ44は、EtherCATフレームをIEEE802.11フレームにカプセル化する形式をとることもできる(図7の(d)参照)。この場合、データ44は、EtherCATヘッダ53と、EtherCATデータグラム54とを含む。この構成は、図7の(b)におけるEthernetヘッダ50、IPヘッダ51及びUDPヘッダ52が省略されたフレーム構成に相当する。各フィールドの意味は、図7の(b)におけるものと同じであるので説明を省略する。
The
図9は、本実施の形態に係る無線フレームへの書き込み処理の説明図である。図9は、ライトコマンド及びリードコマンドそれぞれを含むデータグラム56に対して応答制御部15がデータを書き込んだ状態を示している。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the writing process to the wireless frame according to the present embodiment. FIG. 9 shows a state in which the
図9の(a)は、ネットワークNから受信したライトコマンドを含むデータグラム56に対して応答制御部15がデータを書き込んだ状態を示している。図9の(a)に示されるように、応答制御部15は、ライトコマンドを含むフレームに、機器からの応答がないことを示すデータを書き込む。応答制御部15は、具体的には、データ長56Cにゼロを書き込む。
FIG. 9A shows a state in which the
図9の(b)は、ネットワークNから受信したリードコマンドを含むデータグラム56に対して応答制御部15がデータを書き込んだ状態の一例を示している。図9の(b)に示されるように、応答制御部15は、リードコマンドを含むフレームに機器から受信した応答データを書き込む。応答制御部15は、例えば、データ56Dに5バイトの応答データを書き込み、また、この応答データのデータ長である5バイトを意味する「5」をデータ長56Cに書き込む。
FIG. 9B shows an example of a state in which the
なお、図9の(a)及び(b)には、それぞれ、コマンドの一例としてのライトコマンド及びリードコマンドを含むデータグラム56に対して応答制御部15がデータを書き込んだ状態を示しているが、これらのコマンド種別はあくまで一例であり、その他のコマンドについても同様である。
Note that FIGS. 9A and 9B show a state in which the
以上のように構成された基地局10及び子機20Aの処理について詳細に説明する。
The processing of the
図10は、本実施の形態に係る基地局10がコマンド(例えばライトコマンド)を受信したときの処理を示すフロー図である。
FIG. 10 is a flow chart showing processing when the
ステップS101において、有線制御部13は、ネットワークNからコマンドを受信したか否かを判定する。コマンドを受信した場合(ステップS101でYes)には、ステップS102に進み、そうでない場合(ステップS101でNo)には、再びステップS101を実行する。言い換えれば、機器制御部14は、ネットワークNからコマンドを受信するまで待機状態を取っている。
In step S101, the
ステップS102において、機器制御部14は、ステップS101で受信したコマンドの対象機器、つまり、コマンドに含まれる機器ID56Bが、機器リスト14Aに含まれているか否かを判定する。対象機器が機器リスト14Aに含まれていると判定した場合(ステップS102でYes)、ステップS103に進み、そうでない場合(ステップS102でNo)、ステップS108に進む。
In step S102, the
ステップS103において、応答制御部15は、ステップS101で有線制御部13が受信したコマンドを含むフレームに、応答がないことを示すデータを書き込む。
In step S103, the
ステップS104において、有線制御部13は、ステップS103で応答制御部15による書き込みがなされた後のフレームをネットワークNに送信する。
In step S104, the
ステップS105において、機器制御部14は、ステップS101で受信したコマンドを含む無線フレームを無線IF16により、対象機器に接続されている子機に送信する。対象機器に接続されている子機は、機器リスト14Aを参照して選択され得る。例えば、対象機器が機器S11である場合には、機器リスト14Aを参照してIPアドレス192.168.0.1すなわち子機20Aを宛先としてコマンドを送信することになる。
In step S105, the
ステップS106において、応答制御部15は、無線IF16により応答データを受信したか否かを判定する。応答データを受信した場合(ステップS106でYes)には、ステップS107に進み、そうでない場合(ステップS106でNo)には、再びステップS106を実行する。言い換えれば、応答制御部15は、子機20Aから応答データを受信するまで待機状態を取る。
In step S106, the
ステップS107において、応答制御部15は、ステップS106で受信した応答データをバッファ15Aに格納し、一時的に記憶する。ステップS107を終えたら図10に示される一連の処理を終了する。
In step S107, the
ステップS108において、有線制御部13は、ステップS101で受信したコマンドを含むフレームをネットワークNに送信する。ステップS108を終えたら図10に示される一連の処理を終了する。
In step S108, the
図10に示される一連の処理により、基地局10は、機器S11に対するコマンドをネットワークNから受信した場合に、当該コマンドを機器S11へ送信し、機器S11からの応答データをバッファ15Aに格納した状態となる。
By a series of processes shown in FIG. 10, when the
図11は、本実施の形態に係る基地局10がリードコマンドを受信したときの処理を示すフロー図である。
FIG. 11 is a flow chart showing processing when the
ステップS201において、有線制御部13は、ネットワークNからリードコマンドを受信したか否かを判定する。リードコマンドを受信した場合(ステップS201でYes)には、ステップS202に進み、そうでない場合(ステップS201でNo)には、再びステップS201を実行する。言い換えれば、機器制御部14は、ネットワークNからリードコマンドを受信するまで待機状態を取っている。
In step S201, the
ステップS202において、応答制御部15は、バッファ15Aに応答データが格納されているか否かを判定する。バッファ15Aに応答データが格納されている場合(ステップS202でYes)には、ステップS203に進み、そうでない場合(ステップS202でNo)には、ステップS211に進む。
In step S202, the
ステップS203において、応答制御部15は、バッファ15Aから応答データを読み出す。そして、ステップS101で有線制御部13が受信したリードコマンドを含むフレームに、バッファ15Aから読み出した応答データを書き込む。
In step S203, the
ステップS204において、有線制御部13は、ステップS203で応答制御部15による書き込みがなされた後のフレームをネットワークNに送信する。ステップS204を終えたら図11に示される一連の処理を終了する。
In step S204, the
ステップS211において、応答制御部15は、ステップS201で有線制御部13が受信したリードコマンドを含むフレームに、応答がないことを示すデータを書き込む。
In step S211 the
ステップS212において、有線制御部13は、ステップS211で応答制御部15による書き込みがなされた後のフレームをネットワークNに送信する。ステップS212を終えたら図11に示される一連の処理を終了する。
In step S212, the
図11に示される一連の処理により、基地局10は、リードコマンドをネットワークNから受信した場合に、リードコマンドを含むフレームに機器S11からの応答データを書き込んでネットワークNに送信することができる。
Through the series of processes shown in FIG. 11, when the
次に、子機20Aの処理について説明する。
Next, the processing of the
図12は、本実施の形態に係る子機20Aがコマンドを受信したときの処理を示すフロー図である。
FIG. 12 is a flow chart showing processing when the
ステップS301において、制御部22は、基地局10からコマンドを無線IF21により受信したか否かを判定する。コマンドを受信したと判定した場合(ステップS301でYes)には、ステップS302に進み、そうでない場合(ステップS301でNo)には、再びステップS301を実行する。言い換えれば、制御部22は、基地局10からコマンドを受信するまで待機状態を取っている。
In step S301, the
ステップS302において、制御部22は、ステップS301で受信したコマンドを有線IF23を通じて対象機器である機器S11に送信する。この後、機器S11がコマンドを受信し、コマンドに従った動作をする。
In step S302, the
図13は、本実施の形態に係る子機20Aが応答データを受信したときの処理を示すフロー図である。
FIG. 13 is a flow chart showing processing when the
ステップS401において、制御部22は、対象機器である機器S11等から応答データを受信したか否かを判定する。応答データは、例えば、上記ステップS302で送信したコマンドに基づいて機器S11が動作した結果を示す情報を含んでいる。応答データを受信したと制御部22が判定した場合(ステップS401でYes)には、ステップS402に進み、そうでない場合(ステップS401でNo)には、ステップS401を再び実行する。言い換えれば、制御部22は、機器S11等から応答データを受信するまで待機状態を取っている。
In step S401, the
ステップS402において、制御部22は、ステップS401で受信した応答データを無線IF21を通じて基地局10に送信する。
In step S402, the
(実施の形態の変形例)
本変形例において、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させる基地局及び通信システムなどについて、無線フレームの衝突を抑制する技術について説明する。より具体的には、基地局10の機器制御部14がコマンドを含む無線フレームをブロードキャスト送信する場合に、子機20A等が送信する応答データを含む無線フレームが互いに衝突することを抑制する技術を説明する。
(Modified example of the embodiment)
In this modification, a technique for suppressing collision of wireless frames will be described for a base station, a communication system, and the like that improve the degree of freedom of the network topology of control communication. More specifically, when the
図14は、本変形例に係る基地局10が送信する、時刻情報を含む無線フレームの説明図である。図14は、より具体的には、無線フレームに含まれるEtherCATデータグラム54を示している。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a radio frame including time information transmitted by the
図14に示されるように、無線フレームのEtherCATデータグラム54が含むデータグラム76は、上記で説明したコマンド56A等に加えて、送信時刻56Fと応答時刻56Gとを含む。また、データグラム77は、コマンド57A等に加えて、送信時刻57Fと応答時刻57Gとを含む。
As shown in FIG. 14, the
送信時刻56Fは、基地局10が当該無線フレームを送信した時刻を示す情報である。応答時刻56Gは、当該無線フレームに含まれるコマンドに対する応答を含む応答データを含む無線フレームを、子機20Aが送信すべき時刻を示す情報である。
The
送信時刻57Fは、送信時刻56Fと同じである。応答時刻57Gは、無線フレームに含まれるコマンドに対する応答を含む応答データを含む無線フレームを、子機20Bが送信すべき時刻を示す情報である。応答時刻57Gには、応答時刻56Gとは異なる時刻が設定される。例えば、応答時刻57Gと応答時刻56Gとの時間差を500μsec又は1msec程度となるように設定する。
The
基地局10が図14に示されるEtherCATデータグラム54を含む無線フレームをブロードキャスト送信すると、子機20A及び20Bを含む全ての子機が無線フレームを受信する。
When the
子機20Aは、EtherCATデータグラム54を含む無線フレームを受信した場合、自装置の現在時刻に送信時刻56Fを設定する。そして、上記実施の形態における場合と同様、コマンドを有線IF23を通じて機器S11に送信し、機器S11からの応答データを取得する。そして、子機20Aは、現在時刻が応答時刻56Gに至ったときに、基地局10に対して応答データを送信する。
When the
子機20Bは、EtherCATデータグラム54を含む無線フレームを受信した場合、子機20Aと同様の処理を行う。応答時刻56Gと応答時刻57Gとに時間差があるので、子機20Aが送信する応答データと、子機20Bが送信する応答データとが送信される時刻に時間差が生ずる。これにより、上記の2つの応答データの衝突することが抑制される。
When the
以上のように、本実施の形態、及び、本変形例における基地局は、リング状の有線ネットワークに直接に接続されていない被制御機器を無線通信を介して制御し、また、無線通信を介して被制御機器による応答を取得して有線ネットワークに送信する。これにより、基地局は、被制御機器が移動機器である場合、及び、被制御機器と物理的に離れて存在するために配線を敷設することが不可能又は困難である場合等にも、無線通信を利用して、被制御機器が有線ネットワークに接続しているかのように制御することができる。よって、基地局は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 As described above, the base station in the present embodiment and the present modification controls the controlled device that is not directly connected to the ring-shaped wired network via wireless communication, and also via wireless communication. The response from the controlled device is acquired and sent to the wired network. As a result, the base station can be wireless even when the controlled device is a mobile device and when it is impossible or difficult to lay the wiring because the controlled device is physically separated from the controlled device. Communication can be used to control the controlled device as if it were connected to a wired network. Therefore, the base station can improve the degree of freedom of the network topology of control communication.
また、基地局は、無線インタフェースを介して接続されている被制御機器からの応答データを、有線ネットワークから受信したリードコマンドに書き込んで、再び有線ネットワークに送信する。これにより、基地局は、マスタからのリードコマンドに対して機器が適切に応答したように疑似することができる。 Further, the base station writes the response data from the controlled device connected via the wireless interface to the read command received from the wired network, and transmits the response data to the wired network again. As a result, the base station can imitate as if the device responded appropriately to the read command from the master.
また、基地局は、有線ネットワークから受信したコマンドに対する応答がすぐに得られない場合に発生し得る、コマンドの伝送遅延を未然に回避する。よって、基地局は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させるとともに、有線ネットワークにおけるコマンドの伝送遅延の発生を回避する。 In addition, the base station avoids command transmission delays that may occur when a response to a command received from a wired network cannot be obtained immediately. Therefore, the base station improves the degree of freedom of the network topology of control communication and avoids the occurrence of command transmission delay in the wired network.
また、基地局は、ユニキャスト送信に設けられている到達確認及び再送の制御のしくみを利用して、より信頼性の高い無線通信によりコマンドを送信でき、また、受信できる。 In addition, the base station can transmit and receive commands by more reliable wireless communication by utilizing the arrival confirmation and retransmission control mechanism provided in the unicast transmission.
また、基地局は、ブロードキャスト送信を用いて、一度の送信で複数の子機にコマンドを受信させることにより無線通信帯域を削減することができる。 Further, the base station can reduce the wireless communication band by causing a plurality of slave units to receive a command in one transmission by using broadcast transmission.
また、基地局がコマンドを含む無線フレームをブロードキャスト送信した後に、複数の子機が応答データを含む無線フレームを送信する時刻に時間差が生ずるように制御することができる。よって、複数の子機が送信する応答データを含む無線フレームが互いに衝突することを抑制することができる。 Further, after the base station broadcasts the wireless frame including the command, it is possible to control so that there is a time lag in the time when the plurality of slave units transmit the wireless frame including the response data. Therefore, it is possible to prevent the wireless frames including the response data transmitted by the plurality of slave units from colliding with each other.
また、基地局がコマンドを含む無線フレームをブロードキャスト送信した後に、複数の子機が応答データを含む無線フレームを送信する時刻に時間差が生ずる結果、基地局がこれらの無線フレームを受信する時刻に時間差が生ずる。よって、基地局による受信処理が短時間に集中することを回避できる。 In addition, after the base station broadcasts the radio frame containing the command, there is a time difference in the time when the plurality of slave units transmit the radio frame containing the response data, and as a result, the time difference in the time when the base station receives these radio frames Occurs. Therefore, it is possible to prevent the reception processing by the base station from being concentrated in a short time.
また、基地局は、無線フレームの宛先にMACアドレス又はIPアドレスを用いて無線フレームを送信できる。基地局は、MACアドレスとIPアドレスとのうち利用可能なアドレスを用いて被制御機器と通信できる。また、IPアドレスの割り振りが困難である場合には、無線フレームの宛先IPアドレスをブロードキャストとし、被制御機器のMACアドレスを宛先MACアドレスに使用できる。このように、基地局は、ネットワーク環境に応じて適切な送信方法を採用し得る。 Further, the base station can transmit the wireless frame to the destination of the wireless frame by using the MAC address or the IP address. The base station can communicate with the controlled device using the available address of the MAC address and the IP address. When it is difficult to allocate an IP address, the destination IP address of the wireless frame can be broadcast and the MAC address of the controlled device can be used as the destination MAC address. In this way, the base station can adopt an appropriate transmission method according to the network environment.
また、基地局は、1つだけの物理ポートを備える基地局として構成され、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 Further, the base station is configured as a base station having only one physical port, and the degree of freedom of the network topology of control communication can be improved.
また、基地局は、2つの物理ポートを備える基地局として構成され、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させることができる。 Further, the base station is configured as a base station having two physical ports, and the degree of freedom of the network topology of control communication can be improved.
以上、本発明の基地局、制御システム、および、基地局の制御方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Although the base station, the control system, and the control method of the base station of the present invention have been described above based on the embodiment, the present invention is not limited to this embodiment. As long as the gist of the present invention is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and a form constructed by combining components in different embodiments is also included in the scope of the present invention. ..
本発明は、制御通信のネットワークトポロジの自由度を向上させる基地局等に適用され得る。より具体的には、産業機器の制御通信のネットワークを構成する基地局等に適用され得る。 The present invention can be applied to a base station or the like that improves the degree of freedom in the network topology of control communication. More specifically, it can be applied to a base station or the like constituting a control communication network of industrial equipment.
1 通信システム
10 基地局
11 入力用ポート
12 出力用ポート
13 有線制御部
14 機器制御部
14A、14B 機器リスト
15 応答制御部
15A バッファ
16、21 無線IF
20A、20B、20C 子機
22 制御部
23 有線IF
31、32、33 物理ポート
40 無線フレーム
41 PLCPプリアンブル
42 PLCPヘッダ
43 IEEE802.11ヘッダ
44、56D、57D データ
45 FCS
51 IPヘッダ
52 UDPヘッダ
53、61 EtherCATヘッダ
54、62 EtherCATデータグラム
56、57、76、77 データグラム
56A、57A コマンド
56B、57B 機器ID
56C、57C データ長
56F、57F 送信時刻
56G、57G 応答時刻
L1、L2、L3 無線リンク
L4、L5、L6 有線リンク
M マスタ
N ネットワーク
S1、S2、S3、S11、S12、S13 機器
1
20A, 20B,
31, 32, 33
51
56C,
Claims (11)
無線通信を介して被制御機器に接続される無線インタフェースと、
前記被制御機器への第一コマンドを前記入力用ポートにより受信した場合に、受信した前記第一コマンドを前記無線インタフェースを通じて前記被制御機器に送信する機器制御部と、
前記機器制御部が受信した前記第一コマンドを含むフレームに、前記第一コマンドに対する応答データがないことを示すデータを書き込んで前記出力用ポートにより出力する応答制御部とを備え、
前記機器制御部は、さらに、
前記第一コマンドを受信した後に、前記被制御機器への第二コマンドを前記入力用ポートにより受信し、
前記応答制御部は、さらに、
前記機器制御部が受信した前記第二コマンドを含むフレームに、前記無線インタフェースを通じて受信した前記第一コマンドに対する前記被制御機器による応答を示す応答データを書き込んで前記出力用ポートにより出力する
基地局。 Input port and output port connected to the ring-shaped wired network,
A wireless interface connected to a controlled device via wireless communication,
A device control unit that transmits the received first command to the controlled device through the wireless interface when the first command to the controlled device is received by the input port.
A response control unit that writes data indicating that there is no response data to the first command in a frame including the first command received by the device control unit and outputs the data by the output port is provided.
The device control unit further
After receiving the first command, the second command to the controlled device is received by the input port.
The response control unit further
The frame containing the second command the device control unit receives, you output by the output port the writing response data indicating a response by the controlled device relative to the first command received via the wireless interface
base station.
請求項1に記載の基地局。 The second command, the base station according to claim 1, before Symbol device control unit includes a read command for reading the response by the controlled device.
請求項1又は2に記載の基地局。 The device control unit, when receiving the first command for a plurality of the controlled device, the first command received, sequentially unicast to each of a plurality of the controlled devices, The base station according to claim 1 or 2 , wherein the response control unit sequentially receives response data from the controlled device.
請求項1又は2に記載の基地局。 The device control unit, when receiving the first command for a plurality of the controlled device, the first command received, to claim 1 or 2 broadcasts to a plurality of the controlled devices The listed base station.
複数の前記被制御機器それぞれが前記第一コマンドに対する応答データを送信すべき時刻を示す情報を含む無線フレームを生成して、生成した前記無線フレームをブロードキャスト送信する
請求項4に記載の基地局。 The device control unit
The base station according to claim 4 , wherein each of the plurality of controlled devices generates a wireless frame including information indicating a time when response data to the first command should be transmitted, and broadcasts the generated wireless frame.
請求項4又は5に記載の基地局。 The base station according to claim 4 or 5 , wherein the response control unit sequentially receives response data to be transmitted according to information indicating a time when each of the plurality of controlled devices should transmit response data to the first command. ..
請求項1〜6のいずれか1項に記載の基地局。 The device control unit manages a device list in which the identifier of the controlled device is associated with the MAC address or IP address to be used for communication with the controlled device, and the device control unit manages the device list with reference to the device list. The item according to any one of claims 1 to 6 , wherein the first command is transmitted to the MAC address or the IP address to be used for communication with the controlled device to which the first command is transmitted. base station.
前記基地局は、さらに、
(a)前記2つの物理ポートの両方がリンクアップ状態であるときには、前記2つの物理ポートのうちの一方を前記入力用ポートとして機能させ、前記2つの物理ポートのうち
の他方を前記出力用ポートとして機能させ、
(b)前記2つの物理ポートのうちの一方の物理ポートだけがリンクアップ状態であるときには、前記一方の物理ポートを前記入力用ポート及び前記出力用ポートとして機能させる、有線制御部を備える
請求項1〜7のいずれか1項に記載の基地局。 The base station comprises two physical ports connected to the wired network.
The base station further
(A) When both of the two physical ports are in the link-up state, one of the two physical ports functions as the input port, and the other of the two physical ports is the output port. To function as
(B) A claim including a wired control unit that allows the one physical port to function as the input port and the output port when only one of the two physical ports is in the link-up state. The base station according to any one of 1 to 7 .
請求項1〜7のいずれか1項に記載の基地局。 The base station according to any one of claims 1 to 7 , wherein the base station is connected to the wired network and includes an input port and one physical port that functions as the output port.
前記基地局の前記無線インタフェースに無線通信により接続される子機とを備え、
前記子機は、
前記基地局の前記無線インタフェースと無線通信により接続され、前記基地局の前記機器制御部が送信した前記第一コマンドを受信する子機側無線インタフェースと、
前記被制御機器と有線リンクにより接続される子機側有線インタフェースと、
前記子機側無線インタフェースにより受信した前記第一コマンドを前記子機側有線インタフェースを介して前記被制御機器に送信し、送信した前記第一コマンドに応じて前記被制御機器が送信した応答データを取得して、前記子機側無線インタフェースを介して前記基地局に送信する、子機側制御部とを備える
制御システム。 The base station according to any one of claims 1 to 9 and
A slave unit connected to the wireless interface of the base station by wireless communication is provided.
The slave unit
A wireless interface on the slave unit side that is connected to the wireless interface of the base station by wireless communication and receives the first command transmitted by the device control unit of the base station.
A wired interface on the slave unit side connected to the controlled device by a wired link,
The first command received by the slave unit side wireless interface is transmitted to the controlled device via the slave unit side wired interface, and the response data transmitted by the controlled device in response to the transmitted first command is transmitted. A control system including a slave unit side control unit that acquires and transmits the slave unit side wireless interface to the base station.
前記基地局は、
リング状の有線ネットワークに接続される入力用ポート及び出力用ポートと、
無線通信を介して被制御機器に接続される無線インタフェースとを備え、
前記制御方法は、
前記被制御機器への第一コマンドを前記入力用ポートにより受信した場合に、受信した前記第一コマンドを前記無線インタフェースを通じて前記被制御機器に送信する機器制御ステップと、
前記機器制御ステップで受信した前記第一コマンドを含むフレームに、前記第一コマンドに対する応答データがないことを示すデータを書き込んで前記出力用ポートにより出力する応答制御ステップとを含み、
前記機器制御ステップでは、さらに、
前記第一コマンドを受信した後に、前記被制御機器への第二コマンドを前記入力用ポートにより受信し、
前記応答制御ステップでは、さらに、
前記機器制御ステップで受信した前記第二コマンドを含むフレームに、前記無線インタフェースを通じて受信した前記第一コマンドに対する前記被制御機器による応答を示す応答データを書き込んで前記出力用ポートにより出力する
制御方法。 It ’s a base station control method.
The base station
Input port and output port connected to the ring-shaped wired network,
Equipped with a wireless interface that connects to controlled devices via wireless communication
The control method is
A device control step of transmitting the received first command to the controlled device through the wireless interface when the first command to the controlled device is received by the input port.
The frame including the first command received in the device control step includes a response control step in which data indicating that there is no response data to the first command is written and output by the output port.
In the device control step, further
After receiving the first command, the second command to the controlled device is received by the input port.
In the response control step, further
The frame containing the second command received by the device control step, you output by the output port the writing response data indicating a response by the controlled device relative to the first command received via the wireless interface
Control method.
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