JPH03165138A - データ伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は分散形ディジタル制御システムのデータ伝送装
置に関する。

（従来の技術） 分散形ディジタル制御システムの従来例を第７図に示す
。

第７図のシステムにおいて制御装置１と伝送装置２とか
らなる伝送単位をノードと呼び、分散形ディジタル制御
システムはｎ個のノードが伝送路３で結合されて成る。

この分散形ディジタル制御システムを用いたプラント制
御では、各ノードは伝送路を介して受信するデータを用
いて制御を行うため、通常、一定時間内にデータを確実
に受信する必要がある。このような条件のもとての伝送
方式としては、自ノード内の送信対象データの変化が発
生したときにだけデータ伝送を行うイベント伝送方式と
、送信対象データを順次周期的に送信していくサイクリ
ック伝送方式の両方式がある。

イベント伝送方式は伝送データ量を減らし、伝送システ
ムの負荷を軽くできる利点がある。しかし、ディジタル
制御装置は基本的にサイクリック処理が行われているた
め、イベント伝送との協調をとる必要があることや、伝
送が確実に受４＝されたことの確認が必要となるなど、
処理がＰｊ、雑となる。このため、分散形ディジタル制
御システムの伝送方式としては、一般にサイクリック伝
送方式が使用されている場合が多い。

このサイクリック伝送方式についてもう少し詳細に説明
する。

第８図にサイクリック伝送方式によるｎ個のノード間の
伝送手段の一例を示す。ノードにはそれぞれ１〜ｎ番ま
での順番が付されており、この番号順にデータ伝送が行
われる。まず、ノードｌは伝送開始に当って他のノード
に対して新しい伝送周期の開始を示すフレームヘッダフ
ラグ（Ｆｌ（）を送信する。その後Ｌ□秒後に自ノード
の送信対象データを送信する６ノードｌのデータ送信が
終了すると、ｔ１秒後にノード２がデータ伝送を開始す
る。各ノードはそれぞれ内部にカウンタを持っており、
他ノードが送信する毎にカウントアツプして行く。この
カウンタによって、自ノードの送信タミングを知ると共
に、受信データの送信先を知ることができる。このよう
にして、ノードｎのデータ送信が終了すると（すなわち
各ノードのカウンタがｎになると）、ｔ２秒後にノード
１は再びＦｌ−１を送出し、次の周期の伝送を開始する
。この時各ノードはカウンタをリセットしＯに戻す。Ｆ
ｌｌからＦｌｌまでを１フレームと呼び、この時間をデ
ータ伝送周期と呼ぶ。

第９図は上記サイクリック伝送を行うための伝送装置の
構成図である。伝送路インターフェース２０は伝送路３
上の信号を交換してバッファ２１の受信バッファにデー
タとして渡すものである。また、逆に送信バッファのデ
ータを伝送信号に変換して送出する機能を果たす。衝突
検知器２２は伝送路インターフェース２０で変換された
伝送信号のレベル（例えば電流値や電圧値）と標準値と
を比較することによって、同時に２つ以上のノードから
送信が発生していないかを検出するものである。例えば
伝送路に光信号が送出されている場合、伝送路インター
フェース２０で光レベルを電圧レベルに変換するが、同
時に２ノードから光信号が送出された場合、受信される
光強度は通常送信時より大きくなり、その結果変換され
た電圧値も通常時より大きくなる。これにより信号の衝
突が検出できる。

バッファ２１は伝送路３に送信されるデータや逆に伝送
路３から受信したデータを一時記憶しておく場所である
。メモリ２３は制御装置１かも送出されたデータや制御
器ｆｉｔにより受信されるデータが記憶される場所であ
る。制御装置インターフェース２４は前記の送受信デー
タを制御装置１との間でやり取りするためのインターフ
ェースである。制御器２５は上記の各機器の動作を制御
し、伝送をコントロールするものであり、その制御内容
を第１０図のフローチャートに示す。

第１Ｏ図において、伝送路インターフェース２０によっ
てデータが受信されると（１００）、衝突検知器２２の
データを使い衝突データかを判定する（１０１）。

衝突データの場合はデータを破棄しく１０２）、次の受
信を待つ０通常この衝突は全ノードで検出されるから、
ノード１の伝送装置２はＦＨを送出することによって、
再度そのフレームをやり直す等を行い、伝送系の保全を
果たす。衝突データでない場合は（１０１のＮＯ）、Ｆ
ｌｌか判断する（１０３）。ＦＨの場合は（１０３のＹ
ＥＳ）、カウンタをリセットする（１０４）。Ｆｌｌで
なければ（１０３のＮｏ）、サイクリック伝送データな
ので、受信メモリに書き込まなければならない。この間
に、制御装置１が受信メモリの内容を読み出すと、受信
データは新しいデータと古いデータが混ってしまうため
、読出を禁止する（１０５）。受信データはとのノード
からのデータであるかによって書き込まれるアドレスが
異なるので、このアドレスを求めるためにカウンタの値
が使われる。カウンタの値に基づきアドレスを算出し受
信メモリにデータを書き込んだ後（１０６）、読出し許
可とし、以後制御装置１がデータをル゛２出し可能とす
る（１．０７）。

上記の一連の処理が終オ）ると、カウンタを＋１して次
の送受信に備える（１０８）、ここでカウンタの値が自
ノートの送信を示しているか判定しく１０９）、そうで
なければ次のデータ受（ｉｆを待つ。もし自ノードの受
信順であれば（１０９のＹＥＳ）、データを送信する処
理を行うが、まず、送信メモリの内容を送信バッファに
転送する。この間に制御装置１が送信メモリに書込みし
ないよう、送信メモリの書込みを禁止する（１１０）。

その後送信メモリの内容を送信バッファに転送しく１１
１）、終了すれば再び書込み許可として制御装置１から
いつでも送イ３データが書き込めるようにしておく　（
１１２）。次に送信バッファのデータを伝送路インター
フェース２０を通じて伝送路へ送信しく１１３）、カウ
ンタを＋１して次の受信に備える（１１４）。以上、従
来のサイクリック伝送方式について説明した。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようなサイクリック伝送方式によ
るデータ伝送では、各ノードでイベント的に発生する例
えばプラント異常等のデータを緊急に送信したい場合で
も、自ノードの伝送順番を待たねばならない、従って、
プラント制御におけるトリップ処理等の緊急性を必要と
する処理が遅れる可能性がある。このことは各ノードの
伝送量が多くノード数が多い。即ちデータ伝送周期が長
い伝送システムにおいて著しい。

このような短所を補うためには、サイクリック伝送をベ
ースとして、緊急データ発生時のみイベント伝送を行う
ことが考えられる。これを実現するためには、緊急デー
タが発生したことを通常伝送とは別の手段で各伝送装置
へ伝え、サイクリック伝送の中に割込みをかけることが
考えられる。

しかし、このためには新たに専用の伝送路を設けるか、
別のハードウェア信号取合いを設けなければならない等
の問題点がある。

そこで本発明の目的は、従来の伝送装置に対し、大幅な
ハードウェア変更を必要とせずに、上記の問題点を解決
し、！！急に伝送が必要なデータは優先的に送受信が行
える伝送装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明では、伝送系内に緊急データの送信を行うために
、各伝送装置に衝突検知手段を設け、他ノードから伝送
路上に送信が行われている状態で、自ノードから更に伝
送路上に緊急送信信号を送イコし、故意にデータ衝突を
引起こすことによって全伝送装置に対して割込みをかけ
るようにしたことを特徴とする。

（作　用） 制御装置より送られてくるデータの中に、緊急送信が必
要なデータがあると、伝送装置では緊急送信信号を送信
する。伝送路上には他ノードからの通常（サイクリック
）伝送データが流れており、これと前記の緊急送信信号
とが衝突し、重畳されることになる。こうして重畳され
た信号が各伝送装置にて受信される訳であるが、この信
号レベルは通常の信号レベルとは異なるため、レベルの
大きさを指標として衝突検知手段によって受信信号が衝
突データであることが検知される。

通常伝送中の伝送装置は、データ衝突の検知によって伝
送を中止し、伝送路を開放する。緊急データを送信する
伝送装置は開放された伝送路上にデータを送信し、この
緊急データは各伝送装置で受信される。この緊急データ
送受信が終了すると前記の通常伝送を中止していた伝送
装置は、再度通常伝送データを始めから送信し、以後通
常の伝送に復帰する。

以上のようにして、通常のサイクリック伝送中に緊急デ
ータを送信することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るデータ伝送装置の構成
図である。図において、伝送量ｒ１１２は伝送路３に接
続され制御装置１のデータ送信並びに他ノードからのデ
ータ受信を行うものである。伝送路インターフェース２
０．送受信バッファ２１、衝突検知器２２および制御装
置インターフェース２４は第９図に示した伝送装置を構
成するものと同等で良い。但し１ｗＪ突検知器２２は衝
突を検知したら制御器２５に受信割込み信号を送るよう
にしている。メモリ２３には通常データ送受信用メモリ
とは別に緊急データ送受信用メモリが付加される。送信
タイマー２６は故意に起こした衝突を検知してから緊急
データを送出するまでの時間を管理する。この時間は後
述するように伝送装置番号に応じて異なった値とする。

受信タイマー２７は衝突を検知すると作動を開始し、他
ノートからのデータを受信するまでの時間を管理してい
る。これは伝送システム異常時のデータ衝突と緊急デー
タ発生時のデータ衝突を区別するためのもので、システ
ム異常時のデータ衝突ではその後に緊急データを送出す
るノードが存在しないから、受信タイマー２７は予め設
定した時間経過後タイムアラｊ・どなる。一方、緊急デ
ータ発生時のデータ衝突では受信タイマー２７の設定時
間以前に緊急データが送信されるのでタイムアウトとは
ならない、５ｉ１！急デ一タ判別手段２８は制御装置１
から制御装置インターフェース２４を通して送られてき
たデータが緊急データを含むが否かを判別する。この方
法として、例えば緊急データには制御装置１にて特別の
コードを付加して送り出し、緊急データ判別手段２８は
、常時この制御装置１から送り込まれるデータをデコー
ドすることにより判定する。緊急データ判別手段２８は
緊急データを判別した時に制御器２４に対し、割込み信
号を送る。制御器２５は伝送装置の各構成機器の動作を
制御する。

次に、以上のように構成される伝送装置２の動作を第２
図〜第６図を参照して説明する。

第２図は通常サイクリック伝送における制御器２５の動
作をフローチャートに示したものである。

緊急データが発生していない時の動作は、前述第１０図
のフローチャートに示した第９図の伝送装置の動作と同
様であるので、ここでは第１０図と同一処理には同一符
号を付して重複して説明することは避ける。但し、第１
０図のサイクリック伝送手順にあったデータ衝突処理１
０１　、１０２はここにない。

これは、以下に説明する緊急データ処理の中に含まれて
いる。

第３図は緊急データの送信処理を表わすフローチャート
。第４図はデータ衝突処理を表わすフローチャートであ
る。

今、前述第７図に示したようなディジタル制御システム
において、ノード２の伝送装置２が通常サイクリックデ
ータを送信中でノードｉの制御装置１から緊急データを
送信する場合を例にとる６以下の動作を表わすタミング
チャートを第５図に示す。

ノードｉの制御装置１は伝送装置２に送るデータの中に
緊急データを示すコードを付加して送り出す。このデー
タは制御装置インターフェース２４を緊急データ送信メ
モリ２３に書き込まれると同時に緊急データ判別手段２
８によりデコードされ、制御器２５に送信割込みをかけ
る。ノードｉの伝送装置２はノード２よりの通常送信デ
ータを受信中であり、第２図に示す処理１０６を行って
いるが、前記の送信割込により、第３図に示す処理を開
始する。

即ち、伝送路３に対し、緊急送信信号を送出する（２０
０）。これにより起こるデータ衝突を検知するまで（２
０１）、この緊急送信信号の送出は継続される（第５図
のａ）。

この時点でノード２の伝送装置ａ２にある衝突検知器２
２でもデータ衝突が検知され、制御器２５に対し受信割
込をかける。制御器２５ではそれまで行っていた第２図
の処理（１１２）を中止し、第４図に示す受信割込処理
を開始する。これにより、伝送路上にはデータが存在し
なくなる（第５図のｂ）、、また、ノード２又は１以外
の伝送装置２でも各衝突検知器２２により衝突が検知さ
れ、制御器２５は第４図の受信割込処理を開始する。

ノードｉの伝送装置２の制御器２５は、第３図の処理２
０２で送信タイマー２６をスタートする。尚、この送信
タイマーはソフトウェアで実現することも可能であるこ
とはいうまでもない。データ衝突が起こってからＴｉ秒
後に送信タイマー２６はタイムアツプしく２０３のＹＥ
Ｓ）、緊急送信メモリを含む送信メモリの書込みを禁止
する（２０４）。次いで、緊急送（Ｌｉメモリの内容を
送信バッファ２２に転送しく２０５）　。

送イ１￥メモリの書込みを許可した後（２０６）、送信
バッファから伝送路４にデータを送信する（２０７）（
第５図のＣ）。

ノードｊ以外の他ノードにおいては、前記のようし；第
４図の受信割込処理を行う。まず、自ノードが送信中か
否か判断して（３００）、送信中であれば送信を中止す
る（３０１）。受信中であれば、受信中のノード２から
のデータは破棄する（３０２）。その後、受信タイマー
２７をスタートしく３０３）、Ｔｒ秒間データ受信待ち
となる（３０４．３０５）。この待ち時間は各ノード伝
送装置２の送信タイマー２６の設定Ｔｊ（ｉ＝１．２．
・・・＋ｎ）の最大値よりわずかに長い値とする。

即ち。

Ｔｒ）Ｔｉ　（ｉ：１，２．−、ｎ） とする。この例では、１１秒後にノードｉからの緊急デ
ータ送信が行われるので、各ノードにおいてはまず、緊
急受信メモリを含む受信メモリを読出し禁止としく３０
６）、受信した緊急データを受信バッファ２１から緊急
、受信メモリに書込む（３０７）。次いで、再度受信メ
モリを読出し許可して（３０８）、制御装置１がいつで
も緊急データを読みだせる状態とすることにより、緊急
データの受信が終了する（第５図のｄ）。

ノードｉ及びその他のノードにおいては、上記緊急デー
タ送受信割込み処理終了後、第２図の処理１０９に戻っ
て、それまでの通常伝送を再開する。

この例では、カウンタ内容は２のままであるから、ノー
ド２の伝送装置２は再度通常データの送信を行い、他の
ノードは受信待ちとなる。

上記の例において、ノード１とノードｉの両者が同時に
緊急データの送信を行う場合について以下に説明する。

この時のタミングチャートを第６図に示す、ノード１及
びノードｊの伝送装置２が伝送路３に緊急送信信号を送
出し、データ衝突を起こし第３図の処理２０２により送
信タイマー２６をスタートするまでは前記の例と同様で
ある（第６図の８）。

また、ノード１、ノードｉ以外の伝送装置２が受信割込
処理に入り、第４図の処理３０３で受信タイマー２７を
スタートするまでは前記の例と同様である、（第６図の
ｂ）。ここで各ノードの送信タイマー２６の設定値Ｔ　
ｘ　（Ｊ＝］　ｔ　２　ｔ・・・＋ｎ）を次のように設
定しておく。

ＴＩ　＜７２＜Ｔ３＜　−＜Ｔｎ＜Ｔｒ（Ｔｒは受信タ
イマ設定値）ノード１の送信タイマー２６はＴ１秒後に
タイムアツプしく２０３のｖｃｓ）、処理２０４−２０
７を行って、緊急データを送信する（第６図のＣ）。ノ
ードｊ以外の伝送装置２がこの緊急データを受信する手
順は前記と同様である。ノードｊでは第３図に示すよう
にタイムアツプ酸にデータを受信することにより（２０
８の’／ＩＥｓ）、受信メモリからのデータの読出しを
禁止して（２０９）、緊急受信メモリに受信バッファの
データを書込み（２１０）、次いで、受信メモリからの
データの読出しを許可することにより、他ノードと同様
しこして緊急データの受（ごを行う（第６図のｃ、ｄ）
。

この後、全ノードは第２図の処理１０９から処理を再開
し、ノード２では通常データを送信し、ノードｉでは緊
急データの送信が終わっていないので、再び送信割込処
理により緊急送信信号を送出する（第６図のｅ）。以後
の動作は前記と同様であり、ノードｌからの緊急データ
の送受信が行われる。

このようにして、従来の伝送装置に対して大幅な改造を
必要とせず、また、緊急データ専用の伝送路やハードウ
ェア信号を必要とせずに、緊急データの送信をサイクリ
ック送信中に割込ませることが可能となる。

［発明の効果コ 以上に説明したように本発明によれば、他のノードが伝
送路上に送信中に更に自ノードから送信し、データ衝突
を引起こすことにより伝送の優先権を得ることができ、
緊急データを優先的に送受信できるので、従来の伝送装
置に大幅な変更を加えることなく、また、専用に別の伝
送路やハードウェア信号回路を設けることなく、緊急に
送受信が必要なデータの送受信を優先的に行うことがで
きる。この結果、分散形ディジタル制御システムにおい
て、緊急を必要とする処理の迅速化が図れ、制御システ
ムの信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る伝送装置の構成図、
第２図は第１図の伝送装置の通常伝送処理を表わすフロ
ーチャート、第３図は第１図の伝送装置の緊急データ送
信処理を表わすフローチャート、第４図は第１図の伝送
装置の緊急データ受信処理を表わすフローチャート、第
５図は第１図の伝送装置の緊急データ送信時のタイムチ
ャート、第６図は第１図の伝送装置の同時に２つの緊急
データを送信する場合のタイムチャート、第７図は分散
形ディジタル制御システムの一例を示すシステム構成図
、第８図は従来の伝送′！Ａ置におけるサイクリック伝
送のタミングチャーＩ・、第９１９１は従来の伝送装置
の一例を示す構成図、第１０図は従来の伝送装置におけ
る制御器の伝送処即の一例を示すフローチャートである
。 ■・・・制御装置、２・・伝送装置、３・・・伝送路、
２０・・・伝送路インターフェース、２１・・・送受信
バッファ。 ２２・・・衝突検知器、２３・・・メモリ、２４・・・
制御装置インターフェース、２５・・・制御器、２６・
・・送信タイマー２７・・受信タイマー、２８・・・緊
急データ判別手段。 第 図 第 図 第 図 第 ４ 図 第 図 姑 了 第６図 緊急送信信号 緊急データ 第 図 ノード１ ノード２ ノードｉ ノードｎ 第８ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 分散形ディジタル制御システムを構成する複数の制御装
   置間でデータの送受を行うため、各制御装置と共通の伝
   送路間にそれぞれ設けられ、前記各制御装置から通常デ
   ータを所定の順番でサイクリックに前記伝送路に送信す
   る一方、前記伝送路に送信された通常データを受信する
   データ伝送装置において、 前記制御装置から送られてきたデータが緊急データを含
   むか否かを判断する手段と、 この手段により緊急データを含むと判断されたとき、デ
   ータ受信中の場合は受信処理を中断して緊急データの送
   信処理を行う手段と、 前記伝送路に通常データと緊急データとが送信されデー
   タ同士が衝突し重畳されたことを検知する手段と、 この手段によりデータの衝突が検知されたとき、通常デ
   ータ送信中の場合は送信処理を中断して受信処理を行う
   手段と、 緊急データの送信あるいは受信処理終了後は中断前の処
   理に戻り通常データの受信あるいは送信処理を行う手段
   とを備えることを特徴とするデータ伝送装置。