JPH0480574B2 - - Google Patents

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JPH0480574B2
JPH0480574B2 JP59136440A JP13644084A JPH0480574B2 JP H0480574 B2 JPH0480574 B2 JP H0480574B2 JP 59136440 A JP59136440 A JP 59136440A JP 13644084 A JP13644084 A JP 13644084A JP H0480574 B2 JPH0480574 B2 JP H0480574B2
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highway
drop
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JP59136440A
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Japanese (ja)
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Dagurasu Hauzaa Kaaku
Josefu Sutatsubu Kaaru
Arubaato Edoburatsudo Uoren
Jeimusu Jonzu Donarudo
Maikeru Orabetsu Debitsuto
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は1本の“データ・ハイウエイ”即ち同
軸ケーブルまたはこれと等価の手段がデータ受
信・送信場所である多数の分布形個別“ドロツプ
(drop)”を接続する工場用のプロセス制御シス
テムに係わる。更に詳細には、本発明は各ドロツ
プに設けた局部データ収集及び制御用のプロセツ
サのメモリ条件を緩和したかかるプロセス制御シ
ステムに係わる。 (従来の技術) 種々の技術分野では、年々、工場での諸作業の
制御が益々複雑になりつつある。製鉄、炭化水素
などの化学処理、発電など自動制御の対象となり
得る工業プロセスの種類は多い。複雑さを増すと
共にプロセス制御システムに対する種々の新しい
需要が生まれている。これらの需要の例として、
データ処理能力の向上、データ取得能力の向上、
所与のプロセスの動的変数の相互作用制御能力の
向上、応答時間の短縮などがある。これらの需要
を満たす際に熟練したオペレータにできるだけ頼
らず、システムをほとんど誤謬のない確実なシス
テムとして維持することも望ましいことは言うま
でもない。制御すべき工場の規模に応じて制御シ
ステムが“成長”でき、この成長が提供される制
御動作の性質を制限しないように、拡充可能なシ
ステムであることも望ましい。また、ハードウエ
アを変更することなく、即ち、マイクロコントロ
ーラ手段の再プログラミングなどだけで多様の作
業に対応できるような制御システムを提供するこ
とが望ましい。 更に、このような制御システムを提供する際、
モジユールとしての種々のプレパツケージ・ユニ
ツトからのシステム組立を容易にし、業種ごとの
設計努力を極力軽減する手段を提供することも望
ましい。 従来技術にあつては各種のプロセス制御システ
ムが局部データ取得及び制御装置とインターフエ
イスする中央または“ホスト”コンピユータを使
用する。このようなアプローチを回避し、従来な
らホストコンピユータが提供した情報をシステム
の各種の物理的下位成分の場所において提供する
ことにより、これら下位成分のどれか1つが誤動
作してもシステムと全体の動作を停止させなくて
もよいように構成することが望ましい。 プロセス制御システムからホストコンピユータ
を除かねばならない理由はいくつかある。おそら
く最も重要な理由はホストコンピユータを使用す
れば設置前にすでにシステムが限定され、従つ
て、例えばホストコンピユータと種々の被制御プ
ロセスとの間の交信関係の正確な構成が限定され
てしまうことになる。当然のことながら、上記の
ようにあらかじめ限定する必要がなく、モジユー
ル方式であるシステムを提供するだけでなく、特
定の被制御プロセスの自動制御が必要になればそ
の時点で拡充可能なシステムを提供することも望
ましい。できることなら、システムを構成してい
る各種サブシステム間で種々のメツセージ伝送を
可能にするような融通性が必要であることはいう
までもない。例えば、プロセス制御システムにお
いてプロセス重要ポイントにおける圧力や温度の
ような変数値をほぼ連続的にモニターできること
が必要である。どのようなデータ通信チヤンネル
を使用するにしても、伝送可能な情報量にはある
限界がある。しかし、特に時間の経過と共に成長
するようなシステムにおいては、何個のプロセス
変数値を常時モニターしなければならないかをあ
らかじめ正確に決めることは不可能である。そこ
で、いくつかの変数値が全システムを通して反復
伝送される分布形プロセス制御システムにおい
て、連続モニターを必要とする変数値ではない他
のデータを時に応じて、例えばプロセツサから特
に要求された時にだけ伝送されるような通信方式
を提供しなければらない。オペレータ間の交信や
プログラムを取得部及び制御部にダウン・ロード
する動作などのような非定期的に必要となる機能
を別の通信パスを設けずに達成できることも必要
である。 なお、分布形プロセス制御システムの各ドロツ
プは特定数の変数値だけを利用するとしても、シ
ステム中の任意のドロツプに、通常時にそのドロ
ツプが関心を持つかどうかに関係なく、あるプロ
セス変数値に関し、必要に応じて例えば限定値オ
ーバー警告ステイタスなどを通告できるようする
手段を提供することも必要である。メツセージを
特定のアドレスに伝送しなければらない中央制御
システムにおいてこれを達成するのは極めて困難
である。 分布形プロセス制御システムの他の重要な属性
として、通信が簡単になる、即ち、複雑な結線ま
たは多重導体を必要としない点がある。システム
中のすべてのユニツトを接続するのに単一導体を
使用し、既存のシステムにこれに変更を加えずに
別のユニツトを追加できることが好ましい。 分布形データ処理システムの各部を接続する
種々の設計のケーブルが知られている。典型的な
ケーブルは複数の信号を同時に並列に搬送するる
扁平なマルチ・ワイヤー・ケーブルである。単一
シールド・ケーブルを使用し、これによつてビツ
トを逐次伝送する例えば同軸ケーブルのようなシ
ングル・ワイヤー結線も使用されている。簡単で
あるという点でも、システムをノイズから保護す
る重要な手段となる遮蔽効果を期待できる点でも
後者の方が好ましい。ただし、この種のケーブル
の実効キヤパシタンスにより方形波データ・ビツ
トが伝送中に“丸くなる”。従つて、この“丸く
なつた”データ伝送信号を確実に検知することに
より、好ましくは複雑なエラー・チエツク装置が
必要とならない極めて低いレベルまで誤り率を低
下させる手段を提供することが望ましい。 典型的な従来型相互接続プロセス制御システム
にあつては、上述のように多くの場合中央または
ホストコンピユータが使用されている。このよう
なコンピユータによつて行なわれる機能の1つは
同期またはクロツク信号を提供することである。
上述のようにホストコンピユータを無くしてもシ
ステムのタイミング制御は必要である。できれば
タイミング信号線を別設せず、また特殊なタイミ
ング信号復号装置やタイミング信号処理装置も使
用せずに上記タイミング制御を行なうことが望ま
しい。 分布形データ処理システムにおいて、システム
の種々のサブユニツトを接続するために情報のた
めの冗長パスを設けることは公知である。典型的
な例として、1本の結線を第1パス、もう1本を
第2パスとして設定することにより、もし第1パ
スに故障が発見されれば第2パスを動作させる。
この方式にはいくつかの欠点がある。その1つは
第1パスに故障を発生させる事象の多くは第2パ
スにも故障を発生させる場合が多いから、この方
式によつてなんらの保証も得られないということ
である。第2の欠点として、第1パルスに故障が
発生するまでは、それ以前にすでに故障していて
も第2パスがテストされない。また、切換えの構
成次第ではメツセージが切換え期間に消えてしま
うこともあり得る。当然のことながらこのような
冗長伝送パスの方式を改良できるなら、それを実
現することが望ましい。 また、中継器や増幅器の使用を避けながら、し
かもそれに伴なう信頼度や経済性の劣化を回避で
きるように単線ケーブルで通信を行なうことが望
ましい。 (発明が解決しようとする課題) 本発明は、一本のデータ・ハイウエイ・バスに
よりデータ受信/送信場所である多数のドロツプ
を接続したプロセス制御システムにおいて、各ド
ロツプをデータ・ハイウエイ・バスとの間でデー
タを送受信するデータ・ハイウエイ・プロセツサ
と、各ドロツプの複数のシステム要素における局
部的なデータ収集及び制御動作を行う機能プロセ
ツサと、データ・ハイウエイ・プロセツサと機能
プロセツサとの間に接続されてそれらの間のデー
タの送受信を各プロセツサの独立性を維持しなが
ら行うデユアル・ポート・メモリとにより構成
し、各データ・メツセージがそのデータ・メツセ
ージが関連するシステム要素を識別する識別子部
分と関連のシステム要素のステータスに関する情
報を有するステイタス部分とを含むようにし、各
データ・ハイウエイ・プロセツサが受信した他の
ドロツプのシステム要素からのデータ・メツセー
ジの識別子部分を分析してこのデータ・メツセー
ジが関連の機能プロセツサの局部的制御動作のと
つて必要か否かを判定し、受信したデータ・メツ
セージのステータス部分を分析して関連のシステ
ム要素にアラーム状態が存在するか否かを判定
し、アラーム状態が存在することを示すステータ
ス部分をもつたデータ・メツセージを、その関連
のシステム要素からの情報が関連の機能プロセツ
サの局部制御動作にとつて必要か否かに無関係に
該機能プロセツサが選択的にアクセスできるよう
にデユアル・ポート・メモリへ送ることにより、
機能プロセツサがデータ・ハイウエイ・プロセツ
サが受信する全てのデータ・メツセージのステイ
タス及びアラーム情報を分析する必要をなくして
メモリ条件の緩和を図つたものである。 一般的に本発明はデータ・ハイウエイを形成す
る単一同軸ケーブルまたはこれと等価のオプチカ
ル・フアイバが、プロセスを制御する手段、プロ
セスに関する変数値またはプロセス中のパラメー
タを測定する手段、オペレータまたはこれに代わ
るコンピユータ・システムとのインターフエース
を提供する手段などから成る個々のドロツプを接
続する分布形プロセス制御システムに関する。ド
ロツプごとに複数のプロセツサが設けられてい
る。一般的には1つのプロセツサがデータ・ハイ
ウエイと交信し、残りのプロセツサが局部的に必
要な制御機能を行なう。これらのプロセツサは共
用のデユアル・ポートメモリを介して互いに交信
する。データ・ハイウエイは混合モードで使用さ
れ、一部の時間にわたつては時分割多重
(TDM)方式で動作し、この時間には連続モニ
ターを必要とする変数値に関するデータを各ドロ
ツプから他のドロツプもアクセスできるデータ・
ハイウエイにむかつて逐次出力することができ
る。残りの時間にわたつてハイウエイはいわゆる
デモクラチツク・モードで使用され、この時間に
はどのドロツプもデータ・ハイウエイにむかつて
追加のデータまたはメツセージを出力できる。い
ずれのモードおいてもメツセージはすべてバスを
介して伝送される。即ち、すべてのドロツプがデ
ータ・ハイウエイを通るすべてのメツセージにア
クセスできる。個々のメツセージはその内容に関
する情報を含み、他のドロツプは多くの場合この
情報を分析することにより、このデータを分析な
どのため各ドロツプ専用のプロセツサ・メモリ中
にコピーするかしないかを決定する。いずれか1
つのドロツプによつてデータ・ハイウエイに出力
された各メツセージは次にバスにアクセスするド
ロツプを表示する“トークン”を含む。 本発明の分布形プロセス制御システムは混合モ
ードで使用される。第1モードではドロツプを接
続するケーブルが時分割多重(TDM)方式で使
用される。100ミリセコンドごとに各ドロツプに
タイム“スロツト”(単数または複数)を与えら
れ、このタイム・スロツトにおいて各ドロツプは
バスにむかつて情報を出力することができる。こ
の時他のいずれかのドロツプが必要に応じてこの
情報を取出すことができる。当然のことながら、
時分割多重方式の動作だけでなく、バス自体の全
体的な機能をも極めて確実に同期化できるように
タイミング装置を設けることが必須条件である。
ドロツプの少なくとも1つはバスの時分割多重方
式動作部分のスロツトにおいて、“システム・タ
イム”を表わす信号をデータ・ハイウエイに対し
て出力する“タイムキーパ”ドロツプである。タ
イムキーパを含めて各ドロツプがこのシステム・
タイムをコピーし、各ドロツプ自体の動作を同期
化するためと、他のドロツプとの交信を行なうた
めにこのシステム・タイムを利用する。本発明の
特に好ましい実施例ではタイムキーパ・ドロツプ
が3つあり、これらのドロツプによつて感知され
る2つの最も近似した時間の平均がシステム・タ
イムとして利用される値となる。この固定された
システム・タイム基準の設定で、クロツク信号線
などを別設しなくても時分割多重化を行なうこと
ができる。時間がデータとして扱われるから、あ
る意味ではデータ伝送そのものが自己クロツキン
グとなる。 普通のデータと同じバス及び同じ態様でシステ
ムタイミング情報を提供することにより、システ
ムタイミングデータを受信するためのインターフ
エース手段を局部コントローラに別設する必要が
ないから、システムの制御が簡単になる。また、
別の制御線も別設のタイミングユニツトも不要で
ある。従つて、システムタイミング情報をデータ
同様に扱うことにより、従来ならホストコンピユ
ータなどによつて提供されるタイミング機能が局
部ドロツプの機能に組込まれる。3つのタイムキ
ーパ・ドロツプはまた、もしバスに動作シーケン
スに関する誤りが発生するとバスを再始動する。 TDMモードにおいて、ドロツプは連続モニタ
ーを必要とするプロセス変数値に関する所定のデ
ータを出力し、デモクラチツク・モードにおい
て、ドロツプは他の、非反復的に伝送されるデー
タ項目に関して問合わせを行なうことができる。
従つて、システムのデータ・ベース全体をすべて
のドロツプが利用できる。即ち、どのドロツプで
もすべてのデータ項目をアクセスし、コピーする
ことができる。分布形データ・ベースに対するこ
の即時透過形アクセスにより、本発明の分布形プ
ロセス制御システムはシステムの他の場所で発生
するプロセス値を利用する制御ループを任意のド
ロツプにおいて実行することができる。また、こ
の透過形データ・ベースは普通なら単一のホスト
コンピユータによつて行なわれる機能を多数の独
立ドロツプに分布することを可能にする。各ドロ
ツプは並列に動作し、中断されることなく割当て
られた機能に集中できるから、同時に他の事象が
起こつてもシステムの性能が劣化することはな
い。デモクラチツク・モードにおいてデータ・ハ
イウエイを使用するCRT図形表示更新、制御ル
ープ処理、アラーム通告、経過データ収集及び作
業日誌のプリンテイングなどの機能はすべて、工
場が混乱状態にある時も定常の状態下と同様に迅
速に応答する。 好ましい実施例では各ドロツプが少なくとも
100ミリセコンドごとにハイウエイにアクセスし、
メツセージの単位識別子のほかにこのドロツプの
メモリに記憶されているプロセス値を放送するこ
とができる。他方、各ドロツプは関心のあるプロ
セス・ポイントに関する他のドロツプからの放送
を聞き、必要に応じ、ハイウエイから取出して各
ドロツプに属するメモリに記憶させる。すべての
プロセス変数値は少なくとも毎秒1回放送される
が、各ドロツプは100ミリセコンドに1回だけハ
イウエイにアクセスするから、ドロツプはもし条
件が許せば100ミリセコンドに一度キープ・プロ
セス変数値を放送し、更新することができる。好
ましい実施例ではハイウエイの速度は2メガボー
であるから、少なくとも毎秒10000ポイントのシ
ステム放送速度が得られる。この放送技術では、
公知技術においてしばしば使用される送信及び確
認メツセージに伴なう高いオーバーヘツドもな
く、マスターまたはトラフイツク・デイレクタも
不要である。むしろ各ドロツプが一時的にマスタ
ーとして機能し、トークンパス技術を利用してシ
ーケンス上次のドロツプにハイウエイに対するア
クセスを与える。最後に、各放送サイクルの終り
に、各100ミリセコンド・サイクルの残り部分を
必要に応じて他の通信、例えばプログラムのダウ
ンローデイング、各ポイントの英語記述の転送な
どに利用できる。 データ・ハイウエイを伝送されるデータには二
相コーデイング(biphase coding)が利用され、
好ましい実施例では各ドロツプの位相ロツクルー
プ回路を利用して受信二相パルスを小さい下位ユ
ニツトに分割し、これらの下位ユニツトを重み付
き分析することにより、データ・ハイウエイ上の
パルスを正しく検知する。 各ローカル・ドロツプとデータ・ハイウエイと
の接続を成立させる通信インターフエース装置を
いくつか、データ・ハイウエイと同様に冗長イン
ターフエースとして設けてもよい。通信インター
フエースはどちらもハイウエイ上のメツセージを
探索し、各メツセージに組込まれているエラー修
正コードを分析した結果、メツセージが正しく受
信されたことが判明すると連携の通信プロセツサ
にむかつて“正しいメツセージ受信”を表わす信
号を送信する。その結果、プロセツサは最初に
“正しいメツセージ受信”信号を提供する通信装
置からメツセージを取出す。従つて、通信装置も
データ・ハイウエイも常時オン・ライン状態にあ
り、主要及び従属通信装置などの切換えを行なわ
なくとも冗長性が得られる。 (実施例) 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明
する。 目 次 1 システムの概要 2 通信フオーマツト 3 ドロツプの概要 4 メツセージのフオーマツト 5 データの符号化及び復号 6 クロツク制御−概論 7 データ・ハイウエイ・コントローラ A データ・ハイウエイ・プロセツサ(MBD) B データ・ハイウエイ通信カード(MBC) C 共用メモリ(MBS) 8 データ・ハイウエイ・プロセツサの動作 A TDMモード・メツセージの発生 B デモクラチツク・モード・メツセージの発生 C 受信メツセージの整理 9 クロツク制御−詳論 10 バスの割当て 11 制御フイールド 12 アラーム・ハンドリング 13 共用メモリの構成 1 システムの概要 上述のように、本発明の主要目的は単一のデー
タ・ハイウエイが各種入/出力端末装置、データ
取得部、制御装置、記録保持装置、エラー及びア
ラーム表示器、及び他のデータ処理システムとの
交信手段をすべて接続する分布形プロセス制御シ
ステムを提供することにある。第1図は本発明に
基づくこのようなシステムの概観を示す。単一デ
ータ・ハイウエイ10が例えばプロセス制御装置
12、入/出力端末装置14、センサ16、制御
表示装置18などのような各種入/出力装置を接
続している。詳しくは後述するように本発明で
は、データ・ハイウエイ10に対する各種入出力
を“ドロツプ”と呼称する。すべてのドロツプは
必ずしもそのすべてがデータ・ハイウエイの同じ
性質を利用するわけではないがほぼ全く同じ態様
でデータ・ハイウエイと相互作用する。従つて、
本発明のシステムをモジユール方式のシステムと
考えることができる。即ち、種類、個数を問わず
任意にドロツプを追加できるからである。好まし
い実施例では254個までの異なつたドロツプを使
用できる。これらのドロツプはいずれもシステム
の全データ・ベースにアクセスし、このデータ・
ベースは各ドロツプに属するメモリにコピーまた
は記憶され、各ドロツプは必要に応じて相互に交
信することもできる。これにより最大限の融通性
が得られ、単一ホストコンピユータの使用を避け
ることができる。上述のように、このことは種々
の理由から望ましいことであり、ホストコンピユ
ータが故障すればシステム全体が動作停止となる
のに対し、たとえばドロツプ1つまたは2つ以上
が故障してもシステムがその動作を継続できるの
も理由の1つである。すべてのドロツプが相互に
交信できるから、システム各部が種々の制御ルー
プなどに対して入出力を提供することができる。
また、以下に述べるハイウエイの混合モード使用
により、従来ならホストコンピユータの機能であ
つたプログラム・ダウンロード、ステタイス信号
形成などを操作者端末装置として構成されたドロ
ツプにより、システム機能を中断することなく実
施することができる。完全な“データ透過性”が
達成される。即ち、各プロセツサが他のドロツプ
のメモリを“探索”することにより中央メモリの
必要性が解消され、操作者の希望に応じて構成で
きる極めて迅速な陰極線管表示が得られ、プログ
ラム語の選択に融通性を与えることができる。 第2図は本発明の分布形プロセス制御システム
の一部を示す詳細図である。種々の機能を行なう
ように構成された複数のドロツプがデータ・ハイ
ウエイ10によつて接続されている。各ドロツプ
はこれらの機能を行なうためのプロセツサを含
む。猶ここにいうプロセツサとはドロツプ場所に
おけるハードウエア及びソフトウエアを指し、適
当な手段を介してハイウエイと接続している。プ
ロセツサは例えばデータ取得及び制御機能を果た
し、制御下にある工場内各種プロセス22とイン
ターフエースする分布形プロセツシング・ユニツ
ト20を含むことができる。バツチ・プロセツシ
ング・ユニツト24も使用できる。オペレータ用
アラーム・コンソール26はオペレータのための
陰極線管による制御表示/アラーム・コンソール
として働く。オペレータ用アラーム・コンソール
の機能を提供すると共に必要に応じてシステムを
プログラムするためにエンジニア用コンソール2
8を利用することができる。生産中に発生する情
報を記録するデータ自動記録器30も設置するこ
とができる。このデータを記録するのに作業経過
記憶・検索手段32を利用することができる。ド
ロツプの1つは例えば工場の作業を最適条件にす
るに必要な特殊な計算を計算機機能34をも含む
ことができる。1つのドロツプを他のコンピユー
タに対するインターフエースを行なう“ゲートウ
エイ”36として構成し、電話線を介して遠隔場
所40へのインターフエイスを行う別のインター
フエース・ユニツト38を設けてもよい。プログ
ラム可能コントローラ・マスタ46もドロツプの
1つとして図示してある。これは種々のプログラ
ム可能コントローラ46を接続できる別のバスで
あるプログラム可能コントローラ・ハイウエイ4
4とのインターフエースを提供する。前記プログ
ラム可能コントローラ46はプロセス入/出力バ
ス48を介して他のプログラム可能コントローラ
50と接続できる。従つて、種々の異なる多数の
コントローラをすべて1つのドロツプとインター
フエースさせることによりデータ・ハイウエイ1
0上のアクセス・スポツトを不要にし、ドロツプ
構成に完全な融通性を与えることができる。各ド
ロツプをシステムの全体的な構成に適合するだけ
でなく個々のドロツプの目的にも適合するように
構成できる。 第3図は本発明のシステムの構成要素である3
組のハードウエアの詳細図である。データ・ハイ
ウエイ10にはデータ・ハイウエイ・コントロー
ラ(DHC)サブシステム52が接続している。
このサブシステムはすべてのドロツプに共通であ
り、共用メモリ、直並列及び並直列データ変換の
ための変調器/復調器(Modem)、及び好ましい
実施例の場合はカスタム・ビツト・スライス・マ
イクロプロセツサであるデータ・ベース・ハイウ
エイ・プロセツサから成る。共用メモリはデユア
ル・ポート・メモリであり、データ・ハイウエ
イ・プロセツサと(後述の)機能プロセツサ54
との間のインターフエースを形成する。機能プロ
セツサは特定ドロツプと連携の特定の仕事を行な
う。機能プロセツサは単数または複数のチツプを
有する市販のマイクロプロセツサから成る。ここ
にいうマイクロプロセツサとは単数のチツプまた
は相互接続されたチツプ、及び連携のメモリを指
し、従つて、公知の態様のマイクロプロセツサ・
システムを含む。 機能プロセツサ54はDHCを介して本発明の
分布形プロセス制御システムの残り部分と透過形
通信を行う。共用メモリとの間で転送されるすべ
てのデータはその起点に関係なく機能プロセツサ
にとつてはその内部データ・ベースの一部と考え
られる。データ・ハイウエイを介して他のドロツ
プにデータが供給される好ましい実施例ででは、
データ・ハイウエイ・コントローラが各データ・
メツセージを記憶されている表と比較することに
より、連携の機能プロセツサがこのデータを必要
とするかどうかを判定する。もし必要とするな
ら、このメツセージがドロツプの共用メモリ中に
記憶またはコピーされる。従つて、機能プロセツ
サはこのような通信の仕事を免除され、データ・
ハイウエイ・プロセツサと共用するメモリをメモ
リとして使用して本来の制御作用に集中できる。
2つのプロセツサを共用メモリと併用することに
よりデータ・ハイウエイ・インターフエースが著
しく簡略化され、しかも機能プロセツサに局部的
処理能力が付加される。 機能プロセツサ54はオペレータ入/出力端末
装置56による人/機械インターフエース、及び
プロセス入/出力装置58によるあらゆる形式の
データ取得及び制御処理などのような、ドロツプ
と連携の特定機能を行なう。機能プロセツサは共
用メモリからデータを得てこれを記憶し、必要に
応じて他のハードウエア、例えばマス・メモリ・
プロセス入/出力及び周辺装置などとの交信がデ
ータ・ハイウエイ・マイクロプロセツサによつて
行なわれるから、機能プロセツサが通信の仕事を
免除される。 入/出力インターフエース58は制御下にある
工場内の種々のプロセスとの交信を可能にする。
この構成ではオペレータ・コンソール表示器56
のほか、あらゆる形式のプロセス・コントローラ
装置のような各種入/出力装置を利用できる。 2 通信フオーマツト 次の手段の理解を容易にするため、本発明で使
用される通信フオーマツトを簡単に説明する。デ
ータ・ハイウエイ・バスを介して行なわれる通信
は各ドロツプにおけるデータ・ハイウエイ・コン
トローラによつて制御される。通信はプロセス・
データの定期放送によつて行なわれるだけでな
く、いずれか1つのドロツプによるリクエストに
呼応して行なわれる。好ましい実施例では、シス
テムは反復及び非反復伝送モードから成る混合モ
ード通信方式に従つて動作する。各100ミリセコ
ンド通信サイクルの第1反復部分ではシステムが
時分割多重(TDM)方式で使用され、この方式
では各ドロツプが少なくとも1つのタイム“スロ
ツト”を有し、このタイム・スロツトにおいてド
ロツプはデータ・ハイウエイにメツセージを出力
する。他のすべてのドロツプはメツセージから必
要なデータを選択することができる。各100ミリ
セコンド・インターバルの後半、即ち、非反復部
分である“デモクラチツク”モードにおいて、ハ
イウエイは他のメツセージ、例えば、他のドロツ
プからの特定データ・リクエストなどに利用する
ことができる。具体的には、(好ましい実施例の
場合、254まで設置可能な)各ドロツプが100ミリ
セコンドごとにハイウエイにアクセスし、該当の
メツセージ識別子及びステイタス情報と共に、共
用メモリに記憶されているプロセス値を放送する
ことができる。放送中でない各ドロツプは他のド
ロツプによる放送を聞き、関心のあるポイントを
選択し、これをハイウエイから取出して共用メモ
リに記憶させる。 各定期放送が終わると、各100メリセコンドの
タイム・スライスの残り時間が必要に応じて他の
通信、例えばプログラムのダウンロード、ポイン
トの英語記述の転送などに利用される。ドロツプ
はまた必要に応じ、特定のデータ・リクエストを
送信すると共に他のドロツプからの特定のデー
タ・リクエストに応答する。 実際には少なくとも毎秒1回はすべてのプロセ
ス変数値が放送されるが、各ドロツプは100ミリ
セコンドごとにハイウエイにアクセスするから、
条件が許すなら、各ドロツプは100ミリセコンド
に1回はキー・プロセス・ポイントに関するデー
タを放送し、交信することができる。データ・ハ
イウエイは少なくとも毎秒10000プロセス・ポイ
ントのシステム放送速度を可能にする転送速度を
有する。本発明の実施に利用される放送技術はマ
スターまたはトラフイツク・デイレクタを不要に
すると共に、システム中の起点に確認が返送され
る従来の送信/確認方式につきものの高いオーバ
ヘツドをも解消する。本発明システムではドロツ
プに、そのメツセージが受信されたとの確認を返
送しない。即ち、必要に応じて他のドロツプが取
出せるように情報をハイウエイに出力するだけで
ある。各ドロツプは一時的にマスターとして働
き、その送信信号中に、次にハイウエイにアクセ
スするドロツプを指示するトークンを含む。この
ように、同時に2つ以上のドロツプが送信のため
データ・ハイウエイにアクセスしないようにその
送信動作の協調が図られている。 ドロツプのデータ・ベースを形成する場合、デ
ータ・ポイントの英語記述、アラーム・リミツト
などのようなデータ・ベース情報を決定し、プロ
セス値が得られるかまたは計算される同じドロツ
プのメモリに記憶させる。このようにしてシステ
ムのデータ・ベースがプロセス・システムと同様
に多くのドロツプに分布される。混合モード放送
通信手段により、ハイウエイに接続するどのドロ
ツプもシステム中の任意の場所に存在するいかな
るプロセス・データにも、あたかもローカル・デ
ータ・ベースの一部であるかのようにアクセスす
ることができる。従つてデータ・ハイウエイは本
質的にはシステムに属するすべてのドロツプが利
用できる分布形の全体的データ・ベースとして働
き、通信システムの速度及び構成上、この全体的
データ・ベースは常に新しく、1秒以上古くなる
ことはあり得ない。 分布された全体的データ・ベースに対する各ド
ロツプのこのような透過形アクセスは制御ループ
が他のドロツプによつて形成または計算されるプ
ロセス値を使用して1つのドロツプで動作できる
ことを意味する。また、全体的なデータ・ベース
に対する透過形アクセスは通常なら1つのプロセ
ツサにおいて行なわれるように制約される機能を
ハイウエイの任意の場所に分布することを可能に
し、これは物理的に大きくかつ複雑なシステムで
は極めて有利な要件であり、既存システムに変更
を加えたり、その性能を劣化させたりすることな
く既存のシステムにドロツプを追加してその性能
を増大することを可能にする要件である。例えば
計算機、経過メモリ、データ取得ドロツプを追加
することができる。追加ドロツプからの放送を受
入れるかまたは無視するように各機能プロセツサ
をプログラムできるから、既存ドロツプの動作に
影響を及ぼすことなく、必要に応じてドロツプを
追加できる。同様に、残りのドロツプの動作を混
乱させずにドロツプを取除くことができる。 いかなるプロセス・システムでもその重要な機
能、例えば工場全体の最適化、経過データの記憶
及び検索、及び全工場規模の経過記録などには全
体的データ・ベースに対するアクセスが必要であ
る。従来このような機能はハイウエイから定期的
に工場データを取得し、これらの全工場規模のプ
ログラムによつて利用されるように自己内部でデ
ータ・ベースを形成するホストコンピユータを利
用することによつて行なわれた。このようなアプ
ローチの大きい欠点は、ホストコンピユータが多
くの機能を同時に提供しなければならないため、
このコンピユータの能力が飽和状態に陥ることで
ある。例えば、従来のオペレータ端末装置はシス
テム全体のデータ・ベースにアクセスする必要が
あり、従つて、全体的データ・ベースが記憶され
ている主要メモリに対してアクセスするホストコ
ンピユータに取付けられた周辺装置として構成さ
れた。本発明ではどのドロツプでも全体的なデー
タ・ベースに透過形アクセスできるから、従来な
らホストコンピユータを必要とした機能を多数の
ドロツプに分布することができ、ホストコンピユ
ータの機能を分布形コンピユータ・システムによ
つて遂行することができる。第1ドロツプを経過
データ記憶及び検索用に構成し、第2ドロツプを
工場最適化用の計算機として構成し、第3ドロツ
プを従来ならホストコンピユータを必要としたそ
の他の機能を提供する自動記録器として構成する
ことができる。システムの利用度が高まり、ホス
トコンピユータに伴なう性能劣化が解消されるこ
とは明らかに利点である。また、ハイアラーキ制
御方式などのインターフエース構成上、ホストコ
ンピユータが必要なら、“ゲート・ウエイ”ドロ
ツプによつて容易に間に合わせることができる。
最後に、本発明によつて提供される通信の透過性
に鑑み、システムに追加ドロツプを接続すること
は容易である。 好ましい実施例では、中継器を介在させずに長
さ6Kmに及ぶデータ・ハイウエイを形成する同軸
ケーブルに254個までのドロツプを接続できる。
別の実施例では64個までのドロツプを支持できる
オプチツク・フアイバから成るハイウエイを採用
する。当業者なら容易に理解できるように、オプ
チツク・フアイバ・ケーブルは通常の同軸ケーブ
ルよりもはるかに優れた低ノイズ特性を有し、こ
のことは或る種の工場に用いる用途として有意義
な特性と成り得る。この種のシステムは実際のノ
イズ及び時間遅延のフアクターによつて容量を決
定されるが、本発明のシステム及び方法は公知の
エンジニアリング上の制約によつても拘束され
る。また、データ取得及び局部制御機能を単一ド
ロツプに一体化することにより、いずれか一方の
機能だけを行なうシステムが多くの場合必要とす
るセンサの二重化が回避される。単一ドロツプの
機能はまた、例えば先ずデータ取得から始め、次
いで制御を行なうシステムの一体化を容易にす
る。更に、この構成はプロセス変調、シーケンス
制御及びデータ取得に対する一体化アプローチを
可能にする。 3 ドロツプの概観 第4図において、本発明のシステムはプロセ
ス・モニター、プロセス制御、オペレータ・イン
ターフエースなどの機能のためドロツプのレベル
に第1機能プロセツサ60を使用する一方、ハイ
ウエイから機能プロセツサに必要なデータを取得
し、機能プロセツサをハイウエイと交信させるた
めに第2データ・ハイウエイ・プロセツサ64を
使用する。このようにして構成したから、機能プ
ロセツサはデータ取得及び制御の仕事に集中で
き、複雑な通信インターフエース条件を免除され
る。機能プロセツサ60は共用メモリ62を介し
てデータ・ハイウエイ・プロセツサ64と接続す
る。直接一方のプロセツサから他方のプロセツサ
へデータを同時に転送しなくても2つのプロセツ
サ間に自動的にインターフエースを提供するとい
う点で共用メモリ62の採用は極めて望ましい。
即ち、この構成ではいずれか一方のプロセツサが
必要に応じて共用メモリ62にアクセスするだけ
である。機能プロセツサ60はプロセス/出力ユ
ニツト68を介して種々の公知入/出力ユニツト
66と接続する。詳しくは後述するように、機能
プロセツサは公知の工業規格バスに接続するが、
その場合、このようなバスに接続できるどんな形
式の公知入/出力装置でも使用できるように配慮
する。従つて、本発明システムの利用者は特定メ
ーカーのプロセス入/出力ユニツトを使用しなけ
ればならないという制限をうけず、事実上任意の
装置を接続できる。 データ・ハイウエイ・プロセツサ64は冗長性
を与えるため二重化して図示してあるが(第1〜
3図のハイウエイ10に対応する)データ・ハイ
ウエイ70と接続する。二重ハイウエイは物理的
に別々の伝送線、またはパスを構成する。ここに
いうハイウエイとは同軸ケーブル、オプチカル・
フアイバ・ケーブル、またはこれらと等価のもの
を意味する。双方向通信モジユール72及びトラ
ンシーバ76により更に大きい冗長性が与えられ
る。これらについてはあらためて詳しく説明す
る。データ・ハイウエイ・プロセツサ64、通信
モジユール72及び共用メモリ62は第3図のデ
ータ・ハイウエイ・コントローラ52に対応す
る。 第5図はデータ・ハイウエイ・ドロツプの詳細
な構成と、場合によつて必要となる一部構成成分
の冗長性を示す。図示のデータ・ハイウエイ70
は冗長であり、トランシーバ(MBT)76を介
してデータ・ハイウエイ通信コントローラ
(MBC)72と接続し、このコントローラ
(MBC)76はデータ・ハイウエイ・コントロー
ラ(DHC)バス82と接続している。即ち、デ
ータ・ハイウエイ通信カード(MBC)72は冗
長式で提供される。データ・ハイウエイ・コント
ローラ・バス82には、機能プロセツサ60とデ
ータ・ハイウエイ70との間の通信機能を行なう
データ・ハイウエイ・プロセツサ(MBD)64
が接続される。データ・ハイウエイ・コントロー
ラ・バス82は第2バス84を介して機能プロセ
ツサ60と接続する共用メモリMBS)62を介
して機能プロセツサと接続する。好ましい実施例
ではこの第2バス84は工業規格“マルチバス”
(インテル・コーポレーシヨンの商品名)である。
この工業規格バス(IEEE規格No.796に規定)を、
採用したからユーザによる機能プロセツサの選択
が特定メーカーの製品に制限されず、工業規模マ
ルチバス・データ通信インターフエースする広範
囲の市場周辺装置から選択できる。これにより、
ドロツプの構成に多大の融通性が与えられる。ド
ロツプをユーザのニーズとシステムの装置に応じ
て構成できる。マルチバス・インターフエースに
適応可能な周辺装置は文字通り無数にあるから、
本発明システムの可能な順序はほとんど無限であ
る。特に融通性に優れた機能プロセツサ・ユニツ
トはSBC86/05の型番号でインテル・コーポレ
ーシヨンから販売されている。このユニツトは16
ビツト・マイクロコンピユータであり、当業者な
ら、ビデオ表示の発生を含み人/機械インターフ
エースや、プロセス・インターフエース及び制御
のような広範囲の有用な機能を行なうようにプロ
グラムすることは容易である。インテル・マニユ
アル・オーダNo.143153−001を参照されたい。 分布形入/出力バスと呼称される第3バス86
に対してマルチバス84をインターフエースさせ
るには、インターフエース・ユニツト(MBU)
94を利用すればよい。バス86から、それぞれ
のインターフエース仕様が異なる場合もある入/
出力装置に至る接続を成立させることができる。
機能プロセツサ60はまた、プロセス・モニタ
ー、プロセス制御、オペレータ・インターフエー
スなど種々の機能を得るため必要に応じてマルチ
バス84を介して入/出力装置88と接続する。
記録保管のような他のドロツプ機能も可能であ
る。 第6図は、第5図に関連して上述した構成成分
のドロツプにおける物理的位置を示す。データ・
ハイウエイ70はトランシーバ76と接続し、ケ
ーブルはこのトランシーバ76から、マルチバ
ス・カード・ケージ90に挿入されたデータ・ハ
イウエイ通信(MBC)カード72に至る。トラ
ンシーバ76をケージ90に設け、ハイウエイ7
0のすぐ近くに並置してもよい。また、マルテバ
スと両立可能な構成成分、例えば共用メモリ・シ
ステム(MBS)62及び機能プロセツサ60を
前記ケージに設けてマルチバスに挿入する。図面
ではマルチバス・コネクタをカード・ケージの背
面を横切る破線92で示す。即ち、ケージにカー
ドを挿入するだけで、マルチバスに対する接続が
自動的に成立する。データ・ハイウエイ・コント
ローラ(DHC)バス82もデータ・ハイウエ
イ・プロセツサ64、共用メモリ(MBS)62
及びデータ・ハイウエイ通信カードMBC72を
接続する破線で示した。 マルチバス92は機能プロセツサ60を接続す
ると共に、Q−ライン・カード・ケージ96と呼
称される第2カード・ケージに分布形入/出力バ
ス82を介して接続するMBUユニツト94とも
接続する。ケージ96は例えばその他の入/出力
装置、例えば本発明の出願人たるウエスチングハ
ウス・エレクトリツク・コーポレーシヨンから
“Q−ライン・ポイント・カード”の商品名で販
売されているような入/出力装置をも含むことが
できる。これらは第6図に示すように、プラン
ト・センサ、位置アクチユエータなどと実際に接
続する。従つて、オペレータ端末装置などのよう
に直接マルチバスと両立可能な周辺装置に従つて
ドロツプを機能させたい場合にはこれをマルチバ
ス92に接続するだけでよい。また、特定のプロ
セス制御が必要ならば、MBUユニツト94を利
用してマルチバスを分布形入/出力バス86とイ
ンターフエースさせてから、第6図に示すように
プラント・センサをQ−ライン・カードケージ9
6(または他の任意のバス・システム)に取付け
ればよい。第6図から明らかなように、データ・
ハイウエイ通信(Modem)カードであるMBC7
2、データ・ハイウエイ・プロセツサ・カードで
あるMBD64、及び共用メモリ・カードである
MBS62がDHCまたはデータ・ハイウエイ・コ
ントローラ98を構成する。MBTまたはトラン
シーバもここに設置することができる。これら4
枚のカードは機能プロセツサ60とデータ・ハイ
ウエイ・バス70との間にインターフエースを形
成する手段を含む。 データ・ハイウエイ・コントローラ(DHC)
98の構成成分の詳細についてはデータ・ハイウ
エイに使用されるメツセージの形式を説明した後
に説明する。 4 メツセージのフオーマツト 本発明に従つて使用されるメツセージのフオー
マツトを第7及び8図に略示した。第7a図は本
発明の混合モード伝送システムの概要を示す。既
に述べたように、通信は100メリセコンドのイン
ターバルで行なわれる。各100ミリセドンドにわ
たるタイム・スライスの第1部分がTDMモード
102であり、この部分では時間が多重化のため
スライスに分割される。少なくとも1つのタイ
ム・スライス100に各ドロツプが割当てられ
る。即ち、例えばドロツプ81は第1スライス1
00に、ドロツプ82は次のスライスに、ドロツ
プ83はその次のスライスに、というように伝送
を行なう。TDMモード102が終ると、デモク
ラチツク・モード104に入る。この時間には例
えば追加データ、プログラムのダウン・ロード、
システム保守などのリクエストのような特殊メツ
セージの伝送が行なわれる。ドロツプが伝送すべ
きデモクラチツク・メツセージを持たなければ、
空白メツセージを伝送して次のドロツプにバスを
“ハンド・オフ”する。 混合モード方式にはいくつかの利点がある。時
分割多重化を利用することにより、すべてのドロ
ツプが規定の時間にバスにアクセスする。このこ
とはシステム全体を通して所定のデータの頻繁な
交信を可能にする。TDM方式ではデータ・ハイ
ウエイ通信のための時間を最大限に利用できる。
また、デモクラチツク・モードを提供することで
システムに顕著な融通性が与えられる。即ち、デ
ータ伝送がTDMだけの場合には不可能な機能を
行なうことができる。 第7b図はドロツプからデータ・ハイウエイに
伝送される1つのデータ・ブロツクまたは“フレ
ーム”を示す。個々のフイールドには変化があつ
ても、同じフオーマツトがTDMモードにもデモ
クラチツク・モードにも利用される。採用される
プロトコルは基本的にはIBMコーポレーシヨン
が開発し、業界の標準となつている公知の
“HDLC”フレームを改良したものである。その
基本構成を第7b図に示した。連続するフレーム
間にスペースを設け、このスペースの後に長さ約
2.4マイクロセコンドのマーク・パルス106を
設け、このパルスを利用してデータ送信機を作動
させる。このパルスに8個の二相符号化0列10
8が続き、これが次に伝送される二相データの復
号に利用される、後述のようなデータ・ハイウエ
イ通信カードの位相ロツクループ回路を同期化す
る。次に1個の0、6個の1及びもう1個の0か
ら成るフラグ・バイト110が続く。HDLCプロ
トコルにおいてはこの2進値列は固有であるから
フラグとして利用できる。これを以下に説明す
る。HDLCプロトコルやゼロ挿入法を利用するこ
とにより、不注意でデータ・ハイウエイ・バスに
フラグが現われないようにする。ゼロ挿入法では
送信されるデータが5個の連続する1を有する場
合に出データ流れに余分の0を挿入する。データ
がデータ・ハイウエイ・プロセツサに出力される
前に受信HDLCコントローラにより逐次入力流れ
から、後述の周期的冗長キヤラクタと共に前記余
分の0が除去される。即ち、公知のHDLCコント
ローラが伝送ブロツクの開始時と終了時にだけフ
ラグが現われるようにデータ・ハイウエイへの出
力を制御する。フラグ110に、第7c図に関連
して後述するアドレス、制御及びデータ・フイー
ルド112が続く。次に長さ2バイトの周期冗長
度チエツク・フイールド114が続くが、このフ
イールドはデータ・ハイウエイ・コントローラに
おいて形成され、公知技術に従つてエラー・チエ
ツク及び修正のため出伝送信号に挿入される。第
2フラグ110が伝送を完結させる。 第7c図は、第7b図に示したドロツプから送
信されるデータ・ブロツクまたは“フレーム”に
よつて与えられる記述の展開図である。フラグ・
バイト110は上述した通りである。これにアド
レス・フイールド116が続く。このアドレス・
フイールドまたは“A−バイト”116は、デー
タ・ハイウエイにアクセスする次のドロツプを特
定する“トークン”として作用する。A−バイト
116は、ドロツプがメツセージを送出するごと
に増大する8ビツト・アドレス・インデツクスで
ある。このインデツクスは、ハイウエイにアクセ
スする次のドロツプを指示するドロツプ表へのア
クセスに利用される。アドレス・バイト116に
制御バイト118が続く。これは制御フラグであ
る8ビツトから成るバイトである。この制御フラ
グについては第8a図との関連で詳しく後述す
る。次に0ないし63個のデータ・ワード120が
続き、このデータ・ワードの詳細も第8b及び8
c図に関連して後述する。第7c図に示すメツセ
ージ・フレームのうち、モニターされる特定プロ
セス値に関連する典型的なポイントまたは下位部
分は特定のデータ・ポイントを識別する“システ
ム識別”タグであり、特定のデータ・メツセージ
が連携の機能プロセツサにとつて重要かどうかを
判定するためデータ・ハイウエイ・コントローラ
によつて利用される1個のワードを含む。各ポイ
ントはステイタズワードをも含む。その他のワー
ドは例えばアナログ値を伝送するのに利用するこ
とができる。全てのワードが伝送された後、16ビ
ツトの周期的冗長度チエツク114及びフラグ1
10が伝送され、本発明のいずれか1つのドロツ
プから送信されるフレームはこのフラグ110で
完結する。 第8aないし8d図から成る第8図は上記フレ
ームの各部分の詳細なフオーマツトを示す。第8
a図はCフイールド118に使用されるビツトを
限定する。既に述べたように、8ビツトから成
る。第7番目の位置を取るビツトPは組合わされ
たA及びBフイールドのためのパリテイ・ビツト
である。パリテイは奇数と限定されている。この
ビツトはプロセツサとHDLCコントローラの間の
伝送中に発生する可能性のあるビツト・エラーを
キヤツチする。位置6を占めるMビツトはメツセ
ージのモードを指示する。セツトされているな
ら、モードはTDM、即ち、同じメツセージフオ
ーマツトがTDMにもデモクラチツク・モードに
も使用され、Mビツトは特定メツセージがどちら
のモードに属するかを指定する。位置5を占める
Tビツトは後続のメツセージのモードを指示す
る。セツトされているならモードはTDM、換言
すれば、このビツトは現ドロツプがどちらのモー
ドにハンド・オフするかを指示する。位置4を占
めるHビツトはDHCによつてセツトされてこの
フレームが先行のハンド・オフが回答を得られな
いままであつたため回復ハンド・オフであること
を表わす。Rビツトはデータ・ハイウエイを介し
て行なわれるフレームの伝送を同期させるタイム
キーパによつて使用される。セツトされているな
ら、RビツトはタイムキーパDHCがデータ・ハ
イウエイの休止時間が異常に長いことを検知し、
データ・ハイウエイをこのフレームから再始動し
つつあることを指示する。従つて、記号パス動作
になんらかのエラーが発生したことをタイムキー
パが検知するとRビツトがセツトされる。100ミ
リセコンドの時間が過ぎると、位置2を占めるU
ビツトが最終のデモクラチツク・モード・フレー
ム中にセツトされて、次のフレームがTDMであ
ることを指示する。この場合、再デモクラチツク
周期を取戻す時に使用するためAフイールドは使
用せずに残す。従つて、Uビツトがセツトされて
いるならTDMリストの第1記述項目に対するハ
ンド・オフを意味する。最後に、位置1及び0を
それぞれ占める2個のSビツトもタイムキーパに
よつて使用される。このSビツトが0でなければ
Cフイールドに続くワードがクロツク値を含むこ
とを意味する。Sビツト値は(冗長性を与えるた
め)システム中に3個使用されているタイムキー
パのうちどのタイムキーパがメツセージを送信中
であるかを指示する。値01はタイム・キーパA
を、10はタイムキータBを、11はタイムキー
パCをそれぞれ意味する。 伝送ブロツクのデータ部分120(第7c図)
は空白でもよいし63個までのワードを含むことも
できる。伝送ブロツクのデータ部分120におけ
るメツセージのフオーマツトは伝送がTDMモー
ド・フレームかデモクラチツク・モード・フレー
ムかによつて異なる。各100ミリセコンド周期の
TDM部分では各ドロツプのDHCが1フレームの
定期情報を送信し、このフレームはそれぞれがシ
ステムID、ステイタス・ワード、及びもしアナ
ログ・ポイントならその値から成る一連のメツセ
ージから成る。デジタルTDMメツセージのフオ
ーマツトは第8b図に示した通りであり、アナロ
グTDMメツセージのフオーマツトは第8c図に
示した通りである。いずれかの場合にも、システ
ムIDワード及びステイタス・ワードで始まる。 システムIDはメツセージの第1ワードに位置
合わせされた14ビツトのシステム要素識別子を含
む。システムIDはデータの性質及び出所を識別
し、このメツセージが重要かどうかを判定するた
め各ドロツプによつて検査される。14ビツトを採
用することで16000以上の個別データ・ポイント、
即ち、プロセス変数値、システムのステイタスな
どを別々に識別することが可能になる。14ビツト
の数が1ないし254の範囲内の数を指示するなら
ば、単一のデータ・ポイントを指示するのではな
くて、メツセージを送信中のドロツプを指示する
に過ぎない。例えばプリンタの用紙が切れると、
このプリンタとして構成されているドロツプがア
ラーム状態にあることが指示され、従つて、この
14ビツト数は通信上便利な機能を提供する。2バ
イトのシステムIDの2個の余分ビツトは次のよ
うに利用される。ビツト15はメツセージがアナロ
グ・ポイントかデジタル・ポイントかを指示す
る。セツトされているならポイントはデジタル、
クリアされているならポイントはアナログであ
る。ビツト14はTDMメツセージにおいて常に1
にセツトされる。これにより機能プロセツサは
TDMの記述項目をデモクラチツク・モードの記
述項目から弁別することができる。ステイタス・
ワードはメツセージのステイタスの属性を含む。
もしシステム要素がデジタルなら、ステイタス・
ワードの最下位ビツトはデジタル値を含む。第8
c図に示す2ワード・アナログ値フイールドはア
ナログ・メツセージだけに使用される。このフイ
ールドは32ビツトの浮動少数点アナログ値を含
む。 第8d図は、好ましい実施例において利用可能
なデモクラチツク・モード・メツセージである。
100ミリセコンド周期のDEM部分において、いく
つかのDHCは、リクエストされた非定期的メツ
セージを、連携の機能プロセツサによるか、また
は他のドロツプからのリクエストに応答して、送
信することができる。与えられた100ミリセコン
ド周期に実際に送信するDHCの数は次のTDM周
期が始まるまでの残された時間によつて制限さ
れ、場合によつてはすべてのドロツプがDEMメ
ツセージ送信を行なうことができる。DEM周期
に送信されるメツセージはワン・シヨツト放送
と、起点ドロツプへのメツセージの2種類に分類
される。ワン・シヨツト放送はシステム要素に関
するすべての属性をすべてのドロツプに送信する
のに使用される。このような放送はあるドロツプ
が他のドロツプからワン・シヨツト放送リクエス
トを受けた場合に送信される。 ワン・シヨツト放送のシステムID部分は第8
b及び8c図に関連して述べた通りである。WC
フイールドは1ワードであり、メツセージに含ま
れる情報の追加ワード数を指示する。起点ドロツ
プに対するリクエスト/変更メツセージの場合、
このフイールドは0でよい。もし0ならば、この
メツセージはシステムIDフイールドに特定され
ているシステム要素のすべての属性に関するワ
ン・シヨツト放送を求めるリクエストと解釈され
る。WCフイールドが0なら、DISP及びADフイ
ールドは存在しない。ワン・シヨツト放送との関
連で使用されるAAフイールドは1ないし61ワー
ドであり、このワードは共用メモリに順次記憶さ
れる。ドロツプへのデータ送信にはリクエスト/
変更メツセージが使用される。システムID及び
WCフイールドは上述の通りである。DISPフイ
ールドはデータ記録内における、送信データの記
憶位置を指示するのに使用される。ADフイール
ドは指定要素の1つまたは2つ以上の属性にかわ
る情報を表わす1ないし60個のワードである。最
後に、起点ドロツプへの一般的なメツセージも同
じシステムID及びWCフイールドを含むが、共用
メモリの8個のフアーストイン・フアーストアウ
ト・バツフア(FIFO)のうちどのバツフアがメ
ツセージを記憶するのに使用されるかを指示する
FIフイールドをも含む。要約すると、起点への
リクエスト/変更メツセージは、ワン・シヨツト
放送フオーマツトを利用して送信すべき特定デー
タを要求するために利用される。起点への一般的
なメツセージは、例えば確認またはこれに類する
信号となる。 5 データの符号化及び復号 第9図は、本発明との関連で利用されるものを
含む種々のデータ符号化法の比較図である。第9
図の第1行には一連の0及び1から成る形でデー
タを図示した。次の行NRZは“非ゼロ復帰”符
号化法であり、1に対応する時間で信号は高いレ
ベルにあり、他の時間には低いレベルとなる。次
の行NRZIはある種のデータ記録システムにおい
てデータ変換・数を少なくするのに広く採用され
る“非ゼロ反転復帰”法である。第4番目の行
RZは1に対しては単純半ビツト・セル高パルス
を、その他の場合には低パルスを提供するのに使
用されるゼロ復帰符号化法である。この方式はデ
ータの自動刻時制御が不可能であることがいうま
でもない。最後に、データ・ハイウエイによるデ
ータ転送のため本発明で採用される二相符号化法
を第5番目の行に示した。このデータ変換方法に
あつては、すべてのビツト・セルの中心に、0な
らば上向き変換、1ならば下向き変換が起こり、
その結果、図示の波形となる。即ち、二相符号化
では、各ビツト・セルの半分が低く、半分が高
く、高い半分が最初に現われるか2番目に現われ
るかによつて1がコード化されたか0がコード化
されたかが判定される。 NRZ符号化法は本発明のコントローラ内で利
用されるが、二相符号化方式はデータ・ハイウエ
イを介して利用される。従つて翻訳手段を設ける
必要がある。これを示すのが第11図であり、第
19図は関連の波形を示す。コード化すべき
NRZデータに関する排他的論理和演算の結果及
び2MHzクロツクと共に4MHzクロツクがフリツ
プ・フロツプ122に供給される。フリツプ・フ
ロツプの出力が第10図の下方に示す二相データ
である。第10及び11図に示すメツセージ・プ
ロトコルはすでに述べた通りである。即ち、イン
バータ126によつて形成されるマークにより、
メツセージ開始と同時に送信機が作動する。イン
バータ128によつて間隔が維持され、その結
果、図示のような、かつ第7b図に関連して上述
したようなフオーマツトとなる。 本発明で使用される二相データ符号化方式には
いくつかの利点がある。その1つとして、すべて
のデータ・ビツトにおいて変換が起こるから、自
動クロツク制御を可能にするに充分な周波数情報
が得られ、従つて単線同軸ケーブルで充分であ
る。二相符号化では正味DC電圧が0であること
も好都合であり、導線とシールドの間に全般的に
DC電圧が発生することはない。 二相符号化通信の他の利点として、二相符号化
ではビツト・セルにおいてコード化された各ビツ
トの半分が高または“正”、半分が低または“負”
となる。例えば1は1つのビツトセルにおいて先
ず“高”として、次いで“低”としてコード化さ
れ、0はその逆となる。本発明の他の特徴とし
て、復号に際して各ビツト・セルの第1及び第2
部分の相対振幅を互いに比較することにより、二
相データの比較的ノイズの少ない復号を達成する
ことができる。即ち、ビツト・セルの前半部分が
後半部分の振幅よりも平均して高ければ1が検知
され、0の場合にはこの逆となる。第10図に示
す方形波二相データはフリツプ・フロツプによつ
て形成されるほぼ理想的なデータである。ただ
し、同軸ハイウエイで伝送される過程である程度
の信号劣化が起こり、方形エツジがやや丸くな
る。データを正しく受信できるためには伝送の検
知精度を高める手段を設ける必要がある。本発明
の他の特徴として、二相データをインターバルを
置いてサンプリングし、ビツト・セルの各半分の
中央サンプルを両端に対して重み付けし、重み付
けされた値を合計することによりこのビツト・セ
ルの各半分のトータル値を形成することで別の改
良効果を得る。前半部分のトータル値が後半部分
のトータル値よりも大きければ1が復号され、後
半部分の方が大きれば0が復号される。従つて、
例えばなんらかの理由でラインに現われる漂遊電
圧の作用下にビツト・セルの高い半分の相当な部
分が負となつてもノイズが小さいという点で極め
て有利であり、前記漂遊電圧の作用下にあつて
も、重み付け方式を採用したから正しく復号され
る公算が大きい。 第13図はいかにしてこの正しい復号が行なわ
れるかを略示する図である。第13a図は理想的
な二相データを示す。1個のビツト・セルはその
前半部分が高く、後半部分が低く、1がコード化
されたことを示す。第13b図は検知すべきデー
タが歪みとノイズを伴なう極端な例を示す。第1
3a図に示す波形が歪んで第13b図に破線で示
すほぼ正弦波形に近くなるが、ラインのノイズが
この破線で示す形状から著しくずれた形となる。 上述のように、二相データを復号するキーはセ
ルのどちらかの半分が高い平均値を持つかを検知
することである。ノイズが信号振幅と相関すると
は考えられないから、ほぼ正弦波形の信号が比較
的意味を持つのは各セルの中央部においてであ
る。即ち、ビツト・セル振幅の中央における最大
信号が0.3ボルトなら、ノイズの−0.2ボルトが信
号を0に対して負であると検知させないが、例え
ばビツト・セル両端付近で信号値が僅かに0.1ボ
ルトなら、信号は0に対して負と検知される。従
つて、第13c図はビツト・セルの各部が分割さ
れる下位ユニツトに与えられる重み付け値を示
す。好ましい実施例ではビツト・セルの各半分が
8個の下位ユニツトに分割される。端部ユニツト
には0値が与えられ、中間ユニツトの重み付けは
中央ユニツトが相対値3を取るまで漸増する。こ
れらはすべて第13c図に示す通りである。他の
重み付け方式を採用してもよいことはいうまでも
ない。所与の下位ユニツトに関して、波形の値が
任意の値に対して正であれば、この下位ユニツト
の重み付け値を関連のビツト・セル半分のトータ
ル値に加算する。ビツト・セル全体をこのように
して分析したら各半分のトータル値を比較する。
前半部分のトータル値が後半部分のトータル値よ
りも高けれれば1が復号され、前半部分が低けれ
ばビツトは0である。第13c図は波形が正なら
“1”ビツト列が、負または0なら“0”ビツト
列が形成されるメカニズムを示す。このビツト列
が重み付け値に加えられ、その結果が合計され
る。このことは波形のすべての負部分を無視し
て、第13c図に示す重み付け値によつて求めら
れるユニツト量を加算したことを意味する。その
結果を第13e図に示す。ビツト・セルの前半部
分はトータル値8を、後半部分はトータル値6を
取るから、1が復号されたことになる。もちろ
ん、理論上はこの例においてビツト・セルの前半
部分が値12を、後半部分が値0を取ることにな
る。 当業者なら容易に理解できるように、ここに挙
げた例は著しく誇張されている。ノイズはさほど
顕著ではないのが普通である。事実、本発明の好
ましい実施例ではビツトの誤り率は10-7よりもは
るかに低い。 本発明は他の特徴として、二相データを小部分
に分割するクロツクを設定するのに位相ロツクル
ープを使用し、前記分割小部分を互いに重み付け
し、これを合計して統計上優れたデータ検知を可
能にする。この動作を行なうと共に上述の復号を
行なう回路を第12図に示した。公称周波数2M
Hzの二相データが130において供給され、ビツ
ト・セルごとに16サンプルが形成されるように、
発振器132から発生する32MHzのサンプリング
速度でサンプリングされる。回路は基本ビツト・
セルを発見するために前縁の変化を検知する。検
知装置156によつてエツジが検知されると、デ
ジタル位相ロツクループが次のエツジまでカウン
ト・アツプする。そのたびにカウントを整合さ
せ、必要ならばカウンタのインターバルをビツ
ト・セルと整合させるため1だけ加減調整する。
位相ロツクループは第7b図に示すフラグからマ
ーク・ビツトを分離する8個の0に基ずき同期さ
れる。このようにして位相ロツクループは0の初
期フイールドを求める。この初期フイールドを検
知することにより、180゜位相ずれ同期の可能性は
なくなる。ORゲート134によつて2個の連続
する位相OK信号が出力された後、ロツク状態が
存在する。 入力データは2つの周期、即ち、2成分二相デ
ータの前半及び後半にサンプリングされる。デー
タ復号プロセスは二相サンプルを単成分NRZデ
ータビツトに変換するために2つのPROM13
6及び138を利用する。“1”PROM136が
最初に動作して、すでに入力シフト・レジスタ1
40からシフト・インされ、一時的にレジスタ1
42に記憶されているデータに作用する。各二相
ビツト・セルごとに16個のサンプルが2つの8ビ
ツト群の形で取出される。この8ビツト群は基準
値と比較した入力波形に応じて第13d図に示す
ような1または0ビツト列である。140におい
てシフト・インされた後、第1ビツト群は8ビツ
ト並列レジスタ142に転送される。レジスタの
出力は“1”PROM136に対するアドレスと
して作用する。各PROM場所の内容はデータの
8ビツトであるアドレスによつて提供される論理
1の重み付き代数値を表わす数を含む。PROM
の出力はニブルとして提供される重み付き合計、
即ち、4ビツト並列レジスタ144に記憶される
データの1/2バイトである。この過程で8ビツト
から成る二相データ・セル後半部分がシフト・イ
ンされ、最初の8ビツトと同様に処理される。こ
の接合点には生データの16サンプルから抽出され
た2つのデータ・ニブルがある。この両ニブルは
1PROM136及び4ビツト・レジスタ144に
供給され、一緒に0揃いのPROM138に対す
るアドレスとして作用する。このPROMは2つ
の出力を持ち、もし上位4ビツト、即ち、第1ニ
ブルの値が下位4ビツト値よりも大きければ信号
1を出力する。さもなければ信号0が出力され
る。クロツク制御が行なわれるとこれが146に
おいて非ゼロ帰還データ出力となる。もし0揃い
PROM138のアドレスが0揃いまたは1揃い
なら、DHB活動が存在せず、従つて“活動”信
号ACTVTYがセツトされても偽信号ということ
になる。即ち、PROM138に対するアドレス
として1揃いまたは0揃いアドレスが提示されれ
ば活動信号は発生しない。 上述のように、第13図はビツト・セルの理想
的な方形波部分(13a図)と典型的な、ただし
誇張された現実の波形(13a図)の関係を図形
的に示す。サンプルのそれぞれに割当てられる重
み付け値を第13c図で個々のサンプルの下に示
した。同図から明らかなように、少なくともノイ
ズ、ジツタなどによつて撹乱され易いデータ・セ
ル中央部は出力NRZデータの精度を高めるよう
にPROM136の記憶値により特別に強調され
ている。 上述のようにハイウエイの活動はPROM13
8によつて検知される変化の有無に基づいて検知
される。“活動なし”は3個の連続する二相コー
ドの不在として定義される。後述のマイクロエン
ジン(microengine)、データ・ハイウエイ・プ
ロセツサ及びタイムキーパがこの活動信号を利用
して受信メツセージ・フレームの検知を確実に
し、さもなければノイズが本物のデータと混同さ
れるのを防止する。 6 クロツク制御−概論 当業者なら容易に理解できることであるが、分
布形制御システムにおいては正確なタイミングが
必須条件であり、本発明も例外ではない。そこ
で、ドロツプがすべて同じ時間値に対して動作す
るように特殊な手段が講じられて来た。時分割多
重化モードに移行する際にすべてのドロツプを同
期することによつてこのタイミングが行なわれ
る。任意のドロツプがそのフレームの制御バイト
中に“U”ビツトをセツトすることにより時分割
多重化モードへの切換え命令を放送すると、すべ
てのドロツプがこれを受信する。そこで各ドロツ
プがローカル・タイムのスナツプ・シヨツトを取
る。即ち、各ドロツプに含まれる内部クロツクの
前記Uビツトが送信された時の値を記録する。モ
ード切換えは各ドロツプによつてほぼ同時に受信
されるから、理論上すべてのドロツプは正確に同
時にそのタイムを記録することになる。次いで最
初に放送する3つのドロツプ、即ち、タイムキー
パがCフイールドと第1SIDワードの間に、それ
ぞれのタイムキーパが記録したスナツプシヨツト
の内容を含む別のワードを挿入する。タイムキー
パをも含むがドロツプのそれぞれがこの放送を受
信するから、TDMモードによる最初の3つの放
送の後、各ドロツプは3つのタイム・スナプシヨ
ツトを受信したことになる。各ドロツプ内にあつ
てローカル・クロツクを含むデータ・ハイウエ
イ・プロセツサが3つのスナツプシヨツト・タイ
ムをチエツクし、近似する2つの値の平均を取
る。次いでデータ・ハイウエイ・プロセツサはこ
の平均値を該プロセツサ自体の“TDMへの切換
え”命令タイムのスナツプシヨツトと比較し、比
較結果に従つてそのクロツクを調整する。即ち、
各プロセツサは機能プロセツサが必要に応じこの
クロツク値にアクセスできるようにクロツク・タ
イムをその共用メモリに連続的に記憶させる。こ
のプロセスについては更に詳しく後述する。 本発明の1つの特徴として、3つの別々のタイ
ムキーパ・ドロツプを使用することによる三重の
冗長性をタイムキーパに与える。タイムキーパの
基本的機能は見失われたトークンを探索し、検出
することにある。即ち、ハイウエイを1つのドロ
ツプから次のドロツプに正しくハンド・オフさせ
るのに必要な信号を供給することにある。一般的
には、そのフレームをハイウエイに送信してトー
クンを渡した後、各ドロツプは所与の時間内に他
の放送も入つて来ないかどうかを調べる。前提条
件として、もし放送が入つてきたら次のドロツプ
がトークンを確認してその放送を実行したのであ
り、放送が検知されないなら、トークンが欠落し
ていたことになる。トークンを渡すドロツプは先
ず30マイクロセコンド待つてから80マイクセコン
ドのウインドーを時定し、新しい放送の有無をさ
がす。もし見つからなければ再びアドレスを増分
し、データ・フイールドのないフレームを再送信
することによりトークンを次のドロツプへ渡す。
従つて、このドロツプは次のドロツプがそのアド
レス信号を認識し、みずからのメツセージを送信
するまでの間増分動作を続けることができる。例
えば、約100のドロツプが番号順に配列され、ド
ロツプ30〜39がオフ・ラインであるシステム
が考えられる。この場合、ドロツプ29はドロツ
プ40に宛てられたトークンがドロツプ40の送
信という形で確認されるまで11回にわたつて増分
する。ただし、実際には“確認”メツセージは使
用されない。それぞれのメツセージはデータだけ
でなく次のトークンをも含み、このことは前のト
ークンの受渡しが正しく行なわれたことの確認を
意味する。 3つのタイムキーパ・ドロツプはハイウエイに
対する別々のモニター機能をも行なう。受信され
た各放送に続いて3つのタイムキーパがそれぞれ
のタイムをタイムアウトする。即ち、第1タイム
キーパは240マイクロセコンド、第2タイムキー
パ440マイクセコンドで、第3タイムキーパは640
マイクロセコンドでそれぞれタイム・アウトす
る。タイムキーパのいずれか1つがトークン受信
を検知しなければ、即ち、このタイムキーパに与
えられた時間枠内に新しい放送を検知しなけれ
ば、時分割多重化モードの開始点から再び通信を
開始する。なんらかの理由で第1タイムキーパが
240マイクロセコンドに放送を感知しなければ第
1タイムキーパが440マイクロセコンドにわたつ
てモニターする。多くの場合第2タイムキーパが
第1タイムキーパをバツクアツプし、同様に第3
タイムキーパが第1及び第2タイムキーパをバツ
クアツプする。 タイムキーパには3つの作用モードがある。即
ち、 1 ノーマル・モード 2 タイムキーパ・モード 3 リセツト・モード ノーマル・モードではMBCがメツセージを送
信した後にタイムキーパが起動される。ハイウエ
イにおいて110マイクロセコンドにわたつて活動
が検知されないと、タイムキーパがタイムアウト
し、MBCがMBDに割り込む。 タイムキーパ・モードはデータ・ハイウエイ・
システムの故障を検知するのに利用される。活動
が検知されないとタイムキーパが起動される。ハ
イウエイにおける活動が検知される前にタイムキ
ーパがタイムアウトすればハイウエイ・システム
に故障あると想定され、MBCがMBDに割り込
む。 MBCタイマはプログラム可能アレー・ロジツ
ク・チツプ(PAL)制御シーケンサ、プログラ
ム可能カウンタ、100分割カウンタ、及び入力同
期レジスタから成る。これらの論理素子が相互作
用してタイミング機能を行なう。 第14図はこのタイマの状態変化図である。4
個の信号を図示してあり、セツトされて下記のよ
うな意味を持つ。 TIMOT信号は連携のタイマがタイムアウトし
たことを意味し、ACTV信号(第12図の信号
ACTVTYと等価)はハイウエイにおいて活動が
検知されたことを意味し、TWCZ信号は送信完
了を意味し、IR信号はMBDへの割込みが受け入
れられたことを意味する。 タイマには下記のような主要動作モードがあ
る。 1 リセツト・モード 2 ノーマル・モード・タイマー110マイクロセ
コンド 3 タイムキーパA、B、またはCモード・タイ
マ モードはSSビツトに従つてMBDからの命令で
選択される。タイマは次の例外を除いて常に一度
に1つのモードで動作する。即ち、タイムキー
パ・モードでは制御シーケンサが152において
TWCZ信号を受信すると自動的に飛越してノー
マル・モードで動作し、MBCマクロエンジンに
よりメツセージが送信されたばかりであることを
指示する場合がその例外である。 タイマは3つの条件下でリセツト・モード150
に移行する。第1は151において“オフ”となる
ように命令された場合、次はノーマル・モードで
あるがメツセージ送信前である場合、最後はなん
らかのモード変換が起こつた場合である。 ノーマル・モード(NESTノード153号)のタ
イミング・インターバルはマイクロエンジンによ
つて時定される30マイクロセコンド及びタイマ自
体によつて時定される80マイクロセコンドであ
る。即ち、このモードは送信メツセージの末尾か
ら30マイクロセコンド“後”に、換言すれば、マ
イクロエンジンがリセツトし、信号TWCZをセ
ツトしてノーマル・モードの開始を指示すると開
始される。開始後、タイマはハイウエイに活動が
現われる(ACTV=1)のを待機し、“受信”ド
ロツプが実際にメツセージを受信し、“みずから
の”送信を開始しようとしていることを通告す
る。活動は第12図に関連してすでに説明した二
相検知回路によつて検知され、この回路が
ACTVTY信号を出力する。もしACTVが80マイ
クロセコンド以内に起こらなければ(真にならな
ければ)カウンタがタイムアウトし(TIMOT=
1)、その結果PALシーケンサがノードNTOに
おいて割込みをセツトする。ここで回復ハンド・
オフが送信される。この状態はMBDから割込み
セツト(IR=1)が受信され、メツセージが送
信されたことを指示されるまで続く。次いでタイ
マはリセツト・モード150に飛越す。 Sビツトに応じてノードMSETA、MSETB及
びMSETCで始まるタイムキーパ・モードでは、
各タイマがハイウエイの非活動時間をモニターす
る。タイムキーパA、B、及びCに与えられた3
つのインターバルはそれぞれ240,440、及び640
マイクロセコンドである。このモードはハイウエ
イにメツセージ伝送がないことを検知するように
構成されている。例えば、ハイウエイが完全に
“死”状態なら、タイムキーパAが先ずタイムア
ウトし(TIMOT=1)、タイマ割込みを出力す
る(ノードMTOに入る)。(図示しない)ステイ
タス・ビツトがセツトされて、ノーマル・モー
ド・タイムアウトではなくタイムキーパ・モー
ド・タイムアウトであることを指示する。この割
込みはMBDを再始動させる信号である。タイム
キーパAとしてプログラムされているドロツプが
故障すると、即ち、IRが高くならないと、その
バツクアツプとして作用するタイムキーパBが
440マイクロセコンドでタイムアウトして、同様
に再始動を行なう。タイムキーパCは最終的なバ
ツクアツプ・タイマである。他方、タイムキー
パ・モード中にもしACTVが高くなると、リセ
ツト・モード150を経て153において再びノ
ーマル・モードに移行する。第14図下方に示す
ように、ノードMTOの入口はMBDに対し、ハ
イウエイ再始動が必要であることを指示し、ノー
ドNTOは回復ハンド・オフが必要であることを
指示する。MBDは上記ステイタス・ビツトを利
用することによつて両者を区別することができ
る。MBDが適正な動作で応答すると、IR信号が
タイム・キーパによつて検知され、リセツト・モ
ード150がアクセスされる。 7 データ・ハイウエイ・コントローラ A データ・ハイウエイ・プロセツサ(MBD) 当業者ならば容易に理解できるように、本発明
システムにおける主なハードウエア成分の1つは
マルチバスにコンパチブルな各種の周辺装置であ
る機能プロセツサと、極めて特定的であり、従つ
てシステムの特性を決定するデータ・ハイウエイ
との間の交信を行なうデータ・ハイウエイ・プロ
セツサである。そこで以下にデータ・ハイウエ
イ・プロセツサ(MBD)カードの詳細を説明す
る。第15図はこのカードのブロツク・ダイヤグ
ラム、第16及び17図は第15図のブロツク・
ダイヤグラムに示されているアドヴアンスト・マ
イクロ・デバイス社(AMD)のモデル2901ビツ
ト・スライス・マイクロプロセツサ及び2901マク
ロシーケンサのブロツク・ダイヤグラムである。 データ・ハイウエイ・プロセツサ(MBD)は
高速ビツト・スライス・プロセツサである。その
設計は汎用であり、並列データの処理が可能であ
る。以下単一のMBDモージユールについてその
機能を説明する。第15図はこの装置の論理ブロ
ツク・ダイヤグラムを示す。 MBDはデータの符号化/復号機能及び直列
化/並列化機能を行なうMBC通信コントローラ
とMBS共用メモリ・モジユールとの間の情報流
れを制御するワン・ボードのデータ・プロセツサ
である。高速(200nsec/cycle)で動作し、ビツ
ト・スライス・アーキテクチヤを介して意志決定
能力及びデータ操作能力を提供する。第15図の
ブロツク・ダイヤグラムに示すように、この装置
はすべての素子のマイクロコード制御下に動作す
る。 MBDは16ビツト・ワード長を与えるマイクロ
プログラムされた構造を有する。パイプライン・
モードで動作して、命令実行がマイクロプログラ
ムPROM160からの次のマイクロ命令の選択
と並行して行なわれることを意味する。3K×48
ビツトPROM160(4Kに拡大可能)に含まれ
るマイクロコード化命令は2910マイクロシーケン
サ162によつてアクセスされる。各クロツク・
タイムに現時命令がパイプライン/ブランチ・ア
ドレス・レジスタ164内にクロツクされ、“次
の”クロツク・タイムに実行される。2910マイク
ロシーケンサ162は命令の逐次実行、サブルー
チン・リンケージ、内部的ループ能力、及び外部
で形成されるブランチ・アドレスのパス・スルー
を行なうロジツクを含む。詳細を第17図に示し
た。 ビツト・テスト・マルチプレクサ166、ステ
イタス・コード・レジタ168及び逆読みフラ
グ・レジスタ170から成るテスト・ツリーは任
意のビツトの論理レベルに基づくシーケンス制御
を可能にする。8個の逆読みフラグのそれぞれを
テストし、条件付きでセツトまたはリセツトすれ
ばよい。その他のシーケンス制御は4個の異なる
ソースのいずれか1つからアドレス・マルチプレ
クサ172を介して“次のアドレス”の選択を可
能にすることで達成される。アドレス・マルチプ
レクサ172は“ブランチ・アドレス”の選択を
制御することにより、2910マイクロシーケンサ1
62が次に実行すべき命令を制御する。マルチプ
レクサ172は4個のマルチプレクサ入力の1つ
を介してブランチングを行なうため2910マイクロ
シーケンサ162に外部的直接入力を提供する。
前記4個の入力は条件付きブランチ能力、マルチ
ウエイ・ブランチ・レジスタ174を介して行な
われるマルチウエイ・ブランチング、及びハンド
リング・サブルーチンへの割込みブランチングの
ための2つの入力を提供する。 優先割込み構造178は8本の割込み線176
を受けいれることができる。この構造はマイクロ
コード・アドレスから下位4ビツトを形成する。
この4ビツトはブランチ・アドレス・レジスタ1
74の上位8ビツトと共にアドレス・マルチプレ
クサ172に提供するための割込みアドレスとな
る。割込みが保留中であり、現マイクロ命令が割
込み可能なら、2910マイクロシーケンサ162が
特定割込みに使用される適当なルーチンを呼出
す。 MBDの心臓部は第16図に詳細な構造を示す
16ビツト2901ALU/レジスタ180である。16
ワード×16ビツトの直接アドレス・フアイル・メ
モリを具備すると共に、論理、演算及びシフト動
作を可能にし、完全なマイクロコード制御下にあ
る。ALU入/出力ポートはソース及びデスチネ
ーシオンデータ用の2本の主要バス、即ち、Y−
バス182及びD−バス184の基礎を形成す
る。この16ビツト・バスにはほかに次の構成成分
が接続している。即ち、RAM/ROMマイクロ
メモリ186、バイト・スワツプ・レジスタ18
8、パリテイ発生/チエツク装置190、バイ
ト・インジケータ・レジスタ192、プログラム
可能タイム194、及びW−バス198(DHC
バス)と接続することによりDHCの残り部分と
接続関係にある入/出力ポート196。 RAM/ROMマイクロメモリ186は、2910
マイクロシーケンサ162に供給されるのと同じ
アドレスを使用してアドレスされる。マイクロメ
モリ186は読取専用メモリ(ROM)の512ワ
ードとランダム・アクセス・メモリ(RAM)の
1024ワードとを有し、アクセスには2サイクルが
必要である。第1サイクルにはアドレスが提示さ
れ、データは次のサイクルに与えられる。 8253プログラム可能タイマ194はD−バス1
84の下位8ビツトでアクセスされる。マイクロ
メモリ186からタイマ194に1個のデータ・
バイトがロードされ、この同じバス184を介し
て、タイマ194からALU180に1個のデー
タ・バイトが読出される。タイマ194はマイク
ロコードからの6個の制御フラグ195を介して
制御される。 MBDは他の2つの主要システム・モジユール
であるMBC及びMBSを、W−バス198を介し
てアクセスすることができる。2つのデコーダ2
00がマイクロコード制御下にソース及び/また
は行先レジスタの選択を可能にする。 後述の第21〜24図がMED動作のシーケン
スを詳細に図示している。 MBDが実施するようにプログラムされている
機能を以下に概説する。MBDはデータ・ハイウ
エイ通信カード(MBC)をアクセスすると共に、
第18及び19図との関連で後述する並列データ
用のメツセージ・バツフアをもアクセスする。バ
ツフアはデユアル・ポート形であり、W−バス1
98上にあつてMBD入/出力ロジツクまたは
MBCマイクロエンジン(第19図)の制御下に
ある。受信データはMBCから送信される割込み
に応答してMBDによりアクセスされる。MBD
は各システムID(SID)をチエツクする。次いで
MBDが共用メモリ(MBS)のデータ認識アレイ
(DRA)部分から制御情報を取出し、この情報を
利用して、機能プロセツサが受信ワード・メツセ
ージのそれぞれに含まれている情報のいずれかに
関与するかどうかを確定する。もし関与するな
ら、データ定義表(DDT)と呼称されるMBS部
分に含まれている別の情報がデータの記憶場所を
指示する。 MBSのデータ・ブロツク及び条件付き記憶デ
ータ・ワードを処理しながら、MBDはバツクグ
ラウンド・モードにおいて(図じMBSから)制
御情報を取出し、これを受信されるシステム・エ
レメント(即ち、送信ワードの一部)に供給す
る。このシステム・エレメントからMBCバツフ
ア・メモリにおいて出力のための送信ブロツクが
組立てられる。 送信時に、MBDはデータ・ブロツクに、どの
受信MBDが次に送信するかを決定するため受信
MBDによつて利用されるハンド・オフ制御情報
を表す接頭辞を付ける。このデータはMBDがメ
ツセージ長(ワード・カウント)をMBCにロー
ドした後、W−バスで(MBCにより)送信され
る。 次にMBC、MBS及び機能プロセツサと協働し
てデータを送受信するMBDの代表例を説明す
る。 メツセージ・バツフアは128ワード循環受信バ
ツフア及び2つの64ワード送信バツフア(TDM
バツフア及びデモクラチツク・モード・バツフ
ア)として割当てられる。MBDは受信バツフア
の始まりを指示するためDHCPレジスタにゼロを
ロードすることによつてメツセージ受信を開始す
る。次にHDLCコントローラに命令が送信され、
その結果、HDLC通信コントローラの受信デー
タ・パスがイネーブルされる。受信二相デコーダ
からの直列NRZデータが、ゼロ挿入/消去、フ
ラグ・ストリツピング及びCRC累算を行なう
HDLCコントローラにシフトされる。HDLCコン
トローラとしてシグネチツクス社またはモトロー
ラ社から市販されている2652型を使用することが
でき、物理的にはMBCボードに配置される。 メツセージの残り部分はバツフアに記憶され、
FLAG検知終了後、HDLCコントローラがCRC
チエツクを行なう、HDLC制御ロジツクに結果を
通報する。HDLC制御ロジツクが2つの“メツセ
ージ完了”割り込み、即ち、メツセージが正しく
受信されたことを指示する割り込みと、CRCま
たはその他のフレーム状態が正しくなかつたこと
を指示する割り込みとのいずれか一方をMBDに
割り込ませる。もし正しければ、次のメツセージ
の開始点を指示するため、MBCのRCVAレジス
タの内容をマイクロプロセツサが記憶し、次いで
DHCPレジスタが現メツセージの開始点アドレス
をロードされる。これによりマイクロプログラム
がメツセージの第1ワードを検査するルーチンに
向けられる。上述のように、この第1ワードは
ADDRESSフイールド及びCONTROLフイール
ドを含む。そのドロツプがハンド・オフされよう
としているかどうかなどを判定するため前記フイ
ールドが検査される。もしこのドロツプに対して
ハンド・オフが行なわれるならばMBDが主ドロ
ツプとなり、ハンド・オフ情報を送信待機メツセ
ージ中に記憶させ、送信を開始する。 ここでMBDは(もし連携の機能プロセツサ
(FP)にとつて有意義なデータならば)データを
デユアル・ポートMBSに記憶させる仕事を開始
する。この場合、MBDはRCVAカウンタを次の
メツセージの受信のため同時にHDLC制御ロジツ
クも利用できるようにメツセージ・バツフアをア
クセスするためDHCPレジスタを利用する。 もしCRCまたはその他のフレーム状態が正常
でないことを検知すると、MBCはMBDに対して
誤メツセージ割込みを受信し、これに応答して
MBDはRCVAカウンタを再び先行メツセージの
末尾にセツトし、誤メツセージは無視される。 DHBからデータが入力されている間、MBDは
受信割込み間においてバツクグランド・モードで
動作し、その送信メツセージ・バツフアに適当時
点に出力すべきメツセージをロードする。その場
合、データ定義表中のフラツグ・バイトを操作す
ることによりどのデータが出力されるかを確認し
てから出力データを得る。このため、MBDは
DHCPレジスタを利用して送信すべきメツセージ
を記憶する。メツセージ・バツフアにおいてメツ
セージが組立てられ、ドロツプへのハンド・オフ
を指示するメツセージの受信が完了すると送信が
行なわれる。MBDはXMTAレジスタに送信メツ
セージ開始アドレスを、WDCTカウンタに、
MBCに送信開始を命令する送信ブロツクの長さ
をそれぞれロードする。データはワード・カウン
タが0まで減分されるまで1バイトずつ送信さ
れ、0に減分された時点でも自身の送信を逆受信
しているHDLC制御ロジツクがMBD割込みロジ
ツクに対して適正メツセージ割込み(GMI)ま
たは後メツセージ割込み(BMI)を起こす。 第16図は2901マイクロプロセツサ180の詳
細なブロツク・ダイヤグラムを示す。このことは
基本的には当業者にとつて自明であろう。同図は
パイプライン・レジスタ164とマイクロ命令デ
コーダ202との接続を示すと共、第15図の
ALUに供給される種々のビツトの接続をも示す。
マイクロプロセツサ180の出力は図示のように
Y−バスY198に接続している。 同様に、第15図に示す2910マイクロシーケン
サ162のブロツク・ダイヤグラムを示す第17
図も当業者には自明であろう。アドレス・マルチ
プレクサ172からの入力接続及びマイクロプロ
グラムROM160への出力接続を有し、どちら
も第15図に図示されている。 第15図に図示し、第16及び17図に詳細を
示す構成成分が互いに協働してデータ・ハイウエ
イ・コントローラを提供する態様は当業者の容易
に理解するところであろう。基本的には、マイク
ロプロセツサ180は実際の計算を行ない、マイ
クロシーケンサ162はパイプライン・レジスタ
164を介してPROM160からマイクロプロ
セツサ180に供給されるデータ及び命令を選択
する。 MBDの動作のフローチヤートは第21〜24
図に示す。 B データ・ハイウエイ通信カード(MBC) 上述のように、データ・ハイウエイ・プロセツ
サ・カードMBDはデータ・ハイウエイ通信カー
ドMBCを介してデータ・ハイウエイとインター
フエースする。この両者は共用メモリ・モジユー
ルMSと共にデータ・ハイウエイ・コントローラ
を構成する。データ・ハイウエイ通信カード
MBCについて以下に説明する。MBCカードは
MBDと、ドロツプとデータ・ハイウエイを物理
的に接続する平形ケーブルとの間の電気的インタ
ーフエースとして働く。また、MBCBはドロツ
プとデータ・ハイウエイ・トランシーバとの間の
論理的リンクである。MBCは以下に列記する5
つの主要機能を有する。 1 MBD入/出力インターフエース 2 プロトコル発生及びエラー検知 3 二相データの符号化及び復号 4 平形ケーブル・インターフエース 5 タイムキーパ/タイマ MBDに対する入/出力インターフエースにつ
いて以下に説明する。MBCはMBDプロセツサと
の間の並列データ転送を可能にする。256個の16
ビツト・ワードのバツフア・メモリに含まれる8
個のバス・インターフエース・レジスタはW−バ
スと接続する。これを18図に示した。同図では
第15図中198においてW−バスと接続する
WD−バス206と点“データI/O”において
接続した状態でバツフア・メモリを204に示し
てある。 最初の2つのレジスタ、即ち、バツフア・デー
タ・レジスタ・リード(BDRR)206及びバ
ツフア・データ・レジスタ・ライト(BDRW)
208はバツフアの読取り及び書込みのためのデ
ータ・レジスタである。それぞれは16ビツト幅
(1ワード)であり、バツフア・メモリ204か
ら読取つたばかりのワードまたは前記バツフア・
メモリ204に次に書込むべきワードを保持す
る。 続く3つのレジスタはDHCアドレス・ポイン
タ(DHCP)レジスタ210、送信アドレス・カ
ウンタ・レジスタ(XMTA)212、及び受信
アドレス・カウンタ・レジスタ(RCVD)21
4である。DHCPレジスタ210はルーチンに従
つて行なわれるバツフア204に対するアクセス
に際してMBDだけで制御される。読取りであ
れ、書込みであれ(または読取りまたは書込みの
混合であれ)、アクセスごとにアドレスが自動的
に増分される。最後に、DHCPはMBDによつて
逆読みすることができる。 更に2つのレジスタ、即ち、XMATA212
及びRCVA214はMBDからアドレス値をバイ
ト・ロードすることができる。ローデイング後、
これらのレジスタはメツセージの送受信に際して
バツフア204をアクセスするのにMBCが利用
できる状態にある。XMATA212はMBDによ
つて逆読みできないが、次の制約付きでRCVA
214は逆読み可能である。即ちRCVA214
の内容は適正メツセージ割込み(GMI)の直後
の読取りにおいてのみ有効である。このことは読
取りに際してRCVA214が常に最も新しい受
信メツセージのエンド・アドレスを含んでいなけ
ればならない。 ワード・カウンタまたはWDCTレジスタ21
6もW−バスからロードされる。その値はMBC
に、次の出メツセージにおいていくつかのワード
が送信されるかを教える。WDCT216の減分
はメツセージが送信されるのに伴なつてMBCに
よつて行なわれる。WDCTはMBDによつて読取
ることができない。 W−バス上の最後の2つのレジスタ218及び
220はそれぞれステイタス及び命令レジススタ
である。これらをCMSTAT218及びCMCMD
220と呼称する。それぞれ8ビツト幅であり、
一般に、周辺装置であるかのようにMBDがMBC
を制御することを可能にする。極めて注目すべき
こととして、MBCは冗長動作を行なうために
MBC(このインターフエースにおけるすべてのレ
ジスタ)をイネーブル/デイスエーブルすること
ができる。ただし、ステイタス・レジスタ218
はいつでもMBDによつて読取ることができる。 第18図左方に示すマイクロエンジン・シーケ
ンサ230については第19図を参照して詳しく
後述する。右方にはそのいくつかはすでに説明し
た素子を示す。例えば、第12図との関連で上述
したデジタル位相ロツクループ222及び第11
図に示した二相エンコーダ224である。第18
図にはほかに、ドロツプをトランシーバ72及び
データ・ハイウエイに接続する平形ケーブル22
6との接続に使用されるオプトアイソレータ及び
ドライバを示した。 MBCの内部メカニツクはデータ送受信の仕事
に当てられる。これには256ワード・バツフア2
04から一度に1ワードずつ並列データ・メツセ
ージを取出し、平形ケーブル226で逐次送信し
なければならない。MBCは同時的に入直列メツ
セージ・フレームを検知、受信し、データを取出
し、これをバツフア204に記憶させねばならな
い。 このためMBCはシングル・チツプHDLCプロ
トコル通信コントローラ228を利用する。すで
に述べたように、このコントローラとしてシグネ
チツクス社またはモトローラ社のコントローラ
(部品番号2652)を採用することができる。この
チツプの主な目的の1つはバイトの同期化であ
る。チツプは受信データ流れ中における特殊なフ
ラグ・キヤラクタを認識することによつて前記の
バイト同期を行なう。HDLCはまた、各ドロツプ
ごとに“モデム”機能を行なう。即ち、バイト幅
のデータをビツト直列のNRZ形式データに変形
し、このNRZ形式データは第11図の回路によ
つて出力二相データに変形される。入来二相デー
タは第12図の回路によつてNRZデータに変換
され、次いでHDLツチツプ228によりバイト
幅データに変換される。 このチツプ及びその関連データ・レジスタのす
べては第19図に示す“マイクロエンジン”また
はマイクロシーケンサ230によつて制御され
る。マイクロエンジンは36個のタイミング/制御
信号の制御、16本のステイタス入力線のテスト、
及びマイクロ割込みとも呼称される8個のステイ
タス・リクエスト・フラグの優先割込み構造を可
能にする。第19図は24ビツト・マイクロワード
の詳細を含めてマイクロエンジンの詳細を示す。 第19図のマイクロエンジンはMBDのクロツ
ク・システムから駆動され、正確にこれと同一タ
イミングで動作する。採用されたバツフア・メモ
リ・アクセス方式に鑑み、このことはシステム設
計にとつて重要である。MBDもマイクロエンジ
ンもバツフア204をランダム・アクセスする。
ただし、マイクロエンジンは次に2つの連続する
アクセス(2つの読取りまたは2つの書込み)を
行なう。また、MBDは2つ以上の連続するバツ
フア・アクセスを行なうことを論理的に禁止され
る。もし同時アクセスが起こると、MBDが高い
優先順位を与えられる。これにより、もしMBD
が同時的に(非同期的に)バツフア204をアク
セスしておれば、マイクロエンジンによる2つの
アクセスの少なくとも1つが有効となる。 マイクロエンジンは一度に1つずつ、7つの基
本的シーケンス動作を行なう。即ち、 1 送信開始 2 メツセージ開始フラグのセツテイング 3 送信バツフア・エンプテイ・サービス 4 送信バツフア・フル・サービス 5 受信ステイタスのチエツク 6 送信サービスの終結 7 リセツト・シーケンス 最初の6つのシーケンスはどれもマイクロエン
ジンに対して特定のマイクロ割込みが作用すると
起動される。ルーチン(シーケンス)が終わると
マイクロエンジンが保留ベクトルを“チエツク”
する。もし保留ベクトルが存在すると、マイクロ
エンジンはサービス・ルーチンの(フアームウエ
アにおける)適正アドレスまで直接的にベクトル
飛越しする。マイクロ割込みが存在しなければ、
“遊び”状態に入る。この遊び状態の間、次のマ
イクロ割込みに対する連続的なチエツクが行なわ
れる。 マイクロエンジン(第19図)の主要成分の1
つが2911マイクロプログラム・シーケンサ230
である。これもアドバンスツト・マイクロ・デバ
イシズ社の部品である。2911 230はマイクロ
プログラムROM232に含まれているマイクロ
命令に従つてシーケンス動作するアドレス・コン
トローラである。2911の2つをカスケード制御す
ることにより8ビツト・アドレスを形成する。 2911シーケンサは出力アドレスを得るため下記
の4つのソースの1つから選択することができ
る。 1 1組の外部直接入力231(D) 2 (図示しない)内部レジスタに記憶されてい
るD入力からの外部データ 3 深さ4ワードのプツシユ/ポツプ・スタツク
234 4 マイクロプロセツサ235によつて処理され
た先行の命令 2911の出力がマイクロプログラムROM232
のアドレスを供給する。 ROM232の出力は現時マイクロ命令ワード
の各部分を保持するパイプライン・レジスタ23
6〜238内へクロツクされる。次の表はマイク
ロプログラム・ワード・フイールドの定義を示
す。
(Industrial Application Field) The present invention is a “data highway”
The axial cable or equivalent means
Numerous distributed individual “drops” that serve as transmission/transmission locations.
A process control system for factories that connects
related to the system. More specifically, the present invention
local data collection and control processes installed on the
Such a process control system with relaxed memory requirements on the
Related to the stem. (Conventional technology) In various technical fields, year after year, various operations in factories have been improved.
Control is becoming increasingly complex. Steel manufacturing, hydrocarbons
subject to automatic control such as chemical processing, power generation, etc.
There are many types of industrial processes available. Increasing complexity
together with various new technologies for process control systems.
Demand is being created. Examples of these demands include;
Improving data processing ability, improving data acquisition ability,
of the ability to control the interaction of the dynamic variables of a given process.
improvement, response time reduction, etc. these demands
As much as possible, rely on experienced operators to meet
to ensure that the system is almost error-free.
Needless to say, it is desirable to maintain it as a system.
not. The control system is adjusted according to the scale of the factory to be controlled.
The system allows the stem to “grow” and the system by which this growth is provided.
Expandable system so as not to limit the nature of your operation.
It is also desirable that it is a stem. Also, hardware
i.e. without changing the microcontroller
Various works can be done simply by reprogramming the controller means.
We aim to provide control systems that can respond to
is desirable. Furthermore, when providing such a control system,
Various prepackaged units as modules
Easy system assembly from start to finish, and
It is also desirable to provide a means to reduce design effort as much as possible.
Delicious. Regarding conventional technology, various process control systems
The system interfaces with local data acquisition and control equipment.
using a central or “host” computer that
use Avoid such approaches and use traditional
The system uses information provided by the host computer.
provided at the location of various physical subcomponents of
This may cause one of these lower components to malfunction.
The system and overall operation will not be stopped even if the
It is desirable to configure the system so that it is easy to use. process control system to host computer
There are several reasons why it should be excluded. Sky
The most important reason is to use a host computer.
If the system is already qualified and complied with before installation,
For example, a host computer and various controlled
The exact configuration of the communication relationship between
This will result in Naturally, the above
There is no need to limit the number of modules in advance.
In addition to providing a system that is
Automatic control of certain controlled processes is required.
It is also desirable to provide a system that can be expanded upon.
Delicious. If possible, configure your system
transmission of various messages between various subsystems
There is a need for flexibility that allows
Not even. For example, in a process control system
pressure and temperature at critical points in the process.
Being able to monitor variable values almost continuously
is necessary. What data communication channel
However, there is a limit to the amount of information that can be transmitted.
There is a limit. However, especially as it grows over time
In such a system, how many processes
Specify whether variable values must be constantly monitored.
It is impossible to determine exactly in advance. There
, some variable values are repeated throughout the system.
In a distributed process control system
other than variable values that require continuous monitoring.
data from a processor, e.g.
A communication method that allows transmission only when requested by
must be provided. Communication between operators
Download the program to the acquisition unit and control unit
Functions that are required non-regularly, such as actions to perform
It is also necessary to be able to achieve this without establishing a separate communication path.
It is. In addition, each droplet of the distributed process control system
Even if a program uses only a certain number of variable values,
Any drop in the stem that normally
A professional, regardless of whether Tup is interested in
For access variable values, if necessary, e.g.
Enable notification of server warning status, etc.
It is also necessary to provide the means. message
Central control that must be transmitted to a specific address
This is extremely difficult to achieve in a system
It is. Other important attributes of distributed process control systems
This simplifies communication, i.e., eliminates complicated wiring or
There is a point where multiple conductors are not required. system
Use a single conductor to connect all units in the
and without any changes to your existing system
Preferably, additional units can be added. Connecting parts of a distributed data processing system
Cables of various designs are known. Typical
Cables carry multiple signals simultaneously in parallel
It is a flat multi-wire cable. single
Use shielded cables, which
A system such as a coaxial cable that transmits signals sequentially.
Single wire terminations are also used. It's easy
It also protects the system from noise.
It can also be expected to have a shielding effect, which is an important means of
The latter is preferred. However, this kind of cable
square wave data bits due to the effective capacitance of
“curls” during transmission. Therefore, this “round”
"Natsuta" to reliably detect data transmission signals
A more complex error checking device is preferably used.
Reduce error rates to extremely low levels where they are no longer necessary
It is desirable to provide a means to lower the Typical conventional interconnected process control system
In most cases, as mentioned above, the center or
A host computer is used. like this
One of the functions performed by a computer is
providing a synchronization or clock signal.
As mentioned above, even if the host computer is removed, the system remains
Stem timing control is necessary. if you can
No separate timing signal line or special timing
It also uses timing signal decoding equipment and timing signal processing equipment.
It is desirable to perform the above timing control without using
Yes. In a distributed data processing system, the system
for information to connect the various subunits of the
It is known to provide redundant paths for this purpose. typical
As an example, one wire is used as the first pass, and the other wire is used as the first pass.
By setting it as the second path, if the first path
If a failure is discovered in the path, the second path is operated.
This method has several drawbacks. One of them is
Many of the events that cause failures in the first path occur in the second path.
This method often causes failures in the
The formula does not provide any guarantees.
It is. The second drawback is that the first pulse may fail.
Before this occurs, the device has already malfunctioned.
Also, the second pass is not tested. In addition, the switching structure
Depending on the configuration, the message will disappear during the switching period.
It is possible. Naturally, something like this
If a redundant transmission path scheme can be improved, it should be implemented.
It is desirable that the Also, while avoiding the use of repeaters and amplifiers,
Moreover, it is possible to avoid the accompanying deterioration in reliability and economic efficiency.
It is desirable to communicate using a single-wire cable so that
Delicious. (Problem to be Solved by the Invention) The present invention solves the problem in that one data highway bus
Multiple drops that are more data receiving/transmitting locations
In a process control system connected to
data highway bus.
data highway processor that sends and receives data
and stations in multiple system elements for each drop.
Functional processes that perform partial data collection and control operations
Data Highway Processor and Functions
connected between the processor and the data between them.
data transmission and reception while maintaining the independence of each processor.
Configured with dual port memory
and each data message
An identifier part that identifies the system element to which the page is associated.
information about the status of the minutes and associated system elements.
Include a status part with information, and
Other data received by the data highway processor
Data messages from drop system elements
This data message is analyzed by analyzing the identifier part of the message.
of the local control operations of the relevant functional processor.
Determine whether or not the received data is necessary.
Analyze the status part of the message and check the related system
Determine whether an alarm condition exists on a system element
and a status indicating that an alarm condition exists.
data message with a
Information from system elements in related functional processes
regardless of whether it is necessary for the local control operation of the
so that the functional processor can selectively access it.
by sending it to dual port memory.
The functional processor is the data highway processor.
The status of all data messages received by the
Eliminates the need to analyze task and alarm information
This is intended to ease memory requirements. In general, the present invention
single coaxial cable or equivalent optical cable
The fiber is a means of controlling processes,
process-related variable values or parameters during the process.
a means of measuring data, an operator or substitute;
interface with computer systems
Connect individual drops consisting of means to provide
Related to subsequent distributed process control systems. de
Multiple processors are provided for each
Ru. Generally one processor is used for data high
the remaining processors locally
Performs essential control functions. These processors are
communicate with each other through dual port memory for
do. The data highway is used in mixed mode.
time-division multiplexing over some time.
(TDM) method and continuous monitoring during this time.
Data about variable values that require data in each drawer.
Data that can be accessed from a drop to other drops.
It can be output sequentially to the highway.
Ru. For the rest of the time the highway is called
Used in democratic mode and at this time
Every drop leads to the data highway
Additional data or messages can be output. stomach
Even in different modes, all messages are sent via the bus.
transmitted via. That is, all drops are
access to all messages on the data highway.
can be accessed. Individual messages are
other drops often contain information about
Analyze this data by analyzing the information.
Because each drop has dedicated processor memory
Decide whether to copy or not. Any one
output to the data highway with two drops
Each message sent is sent to the next device that accesses the bus.
Contains a “token” that represents a drop. The distributed process control system of the present invention
used in the code. In the first mode, the drop is connected.
If the connecting cable is used in time division multiplexing (TDM)
used. on each drop every 100 milliseconds.
given time “slot”(s).
In this time slot, each drop is
Information can be output to the bus. child
When any other drop is needed, this
Information can be retrieved. As a matter of course,
In addition to the time-division multiplexing operation, the entire bus itself
Even physical functions can be synchronized extremely reliably.
The provision of a timing device is a prerequisite.
At least one of the drops is time division multiplexed on the bus.
In the slot of the system operating part,
to the data highway.
This is a “time keeper” drop that is output. Ta
Each drop, including the im-keeper, is equipped with this system.
Copy time and synchronize the behavior of each drop itself
and to communicate with other drops.
Use this system time for this purpose. of the present invention
In a particularly preferred embodiment, the timekeeper drop
There are three drops, which are detected by these drops.
The average of the two closest times is the system data
This is the value used as the time. This fixed
By setting the system time reference, the clock signal line
Perform time division multiplexing without separately installing
I can do it. Because time is treated as data,
In this sense, data transmission itself is self-locking.
It becomes gu. The system uses the same bus and the same manner as regular data.
system timing information.
interface for receiving timing data.
It is necessary to separately install an ace means in the local controller.
Because there is no system, it is easier to control the system. Also,
No separate control lines or separate timing unit required.
be. Therefore, the system timing information
By treating the host computer in the same way,
The timing functions provided by
Incorporated into the part drop function. three time keys
The super drop also works if the bus has an operating sequence.
restarts the bus when a bus error occurs. In TDM mode, the drop is continuously monitored
for a given data on a process variable value that requires
Output data and enter democratic mode.
As such, the drops are not data that is transmitted non-repetitively.
You can make inquiries regarding data items.
Therefore, all databases of the system are
Drops are available. That is, which drop
also access and copy all data items
be able to. For distributed databases
instant transparent access to the distributed program of the present invention.
process control system occurs elsewhere in the system.
A control loop that utilizes process values can be
It can be executed in a loop. Also, this
Transparent databases are typically hosted on a single host.
A large number of independent functions that are performed by computers.
Allows for distribution in vertical drops. Each doro
Tups operate in parallel and allocate without interruption
Because you can concentrate on the function that is being
Even if this occurs, system performance will not deteriorate.
stomach. Data hacking in democratic mode
CRT graphic display update and control module using iway
loop processing, alarm notification, progress data collection and operation.
All functions such as printing of work logs are
When the field is in a chaotic state, it is as fast as under steady state.
Respond quickly. In a preferred embodiment, each drop has at least
accessing the highway every 100 milliseconds,
In addition to the message's unit identifier, this drop's
Broadcasting process values stored in memory
I can do it. On the other hand, each drop
Broadcasts from other drops about Seth Points
If necessary, remove each vehicle from the highway.
Store in the memory belonging to the drop. all
Process variable values are broadcast at least once every second
However, each drop only hits once every 100 milliseconds.
Drops can be accessed if
Keep Pro once every 100 milliseconds if conditions permit.
process variable values can be broadcast and updated. good
In a preferred embodiment, the highway speed is 2 megabaud.
Therefore, a system of at least 10000 points per second is required.
Stem broadcast speed is obtained. With this broadcasting technology,
Transmission and confirmation methods often used in the known art.
There is also no high overhead associated with authentication messages.
Master or Traffic Director
Not necessary. Rather, each drop is temporarily mastered.
functions as a token-passing technology and uses token-passing technology to
The next drop on the
give access. Finally, at the end of each broadcast cycle
for the remainder of each 100 millisecond cycle.
Other communications as necessary, e.g. program downloads.
downloading, transfer of English description of each point.
It can be used for any purpose. There are two types of data transmitted on the data highway.
Biphase coding is used,
In the preferred embodiment, each drop's phase lock
The received two-phase pulse is transferred to a small lower unit using a loop circuit.
subunits and weight these subunits.
on the data highway by analyzing
Detect pulses correctly. Each local drop and data highway
A communication interface device that establishes a connection between
Some have redundant interfaces as well as data highways.
It may also be provided as a turf ace. communication interface
Both face messages on the highway
Explore and fix errors built into each message.
After analyzing the correct code, the message was received correctly.
When it is determined that the information was received, the communication processor
In the past, there was a sign that indicated “correct message reception”.
send the issue. As a result, the processor first
Communication equipment that provides a “correct message reception” signal
Retrieve the message from the device. Therefore, communication equipment also
The data highway is also always online.
Switching between main and subordinate communication devices, etc.
At least you get redundancy. (Example) The present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings.
do. Table of Contents 1 System Overview 2 Communication Format 3 Drop Overview 4 Message Format 5 Data Encoding and Decoding 6 Clock Control - Overview 7 Data Highway Controller A Data Highway Processor (MBD) B Data Highway Communication Card (MBC) C Shared Memory (MBS) 8 Data Highway Processor Operation A TDM Mode Message Generation B Democratic Mode Message Generation C Organizing Received Messages 9 Clock Control - Detailed Discussion 10 Bus Allocation 11 Control Fields 12 Alarm Handling 13 Shared Memory Configuration 1 System Overview As mentioned above, the main objective of the present invention is to
Data highways provide various input/output terminal devices, data
Acquisition unit, control device, record keeping device, error and
alarm indicators, and other data processing systems.
A distributed process control system that connects all communication means.
The purpose is to provide a stem. Figure 1 shows the present invention.
We present an overview of such a system based on single de
For example, the data highway 10 may be a process control device.
12, input/output terminal device 14, sensor 16, control
Connect various input/output devices such as display device 18, etc.
It continues. In detail, the present invention will be described later.
is the various input/output for data highway 10.
is called a “drop”. all drops are
Not all of them are the same on the data highway
Although it does not use properties, it is almost exactly the same mode.
interact with the data highway. Therefore,
The system of the present invention is a modular system.
I can think. In other words, regardless of type or number
This is because drops can be added arbitrarily. preferred
In some embodiments, up to 254 different drops can be used.
Can be used. Both of these drops are system
access all databases of
The base is copied or copied to memory belonging to each drop.
are memorized and each drop can be exchanged with each other as needed.
You can also believe. This allows maximum flexibility
is obtained, avoiding the use of a single host computer
can be done. As mentioned above, this can vary
This is desirable for reasons of
If a computer fails, the entire system will stop working.
For example, one or more drops
Can the system continue its operation even if the system fails?
is also one of the reasons. All drops are mutual
Because each part of the system can communicate with
It can provide input and output to groups such as
Additionally, the mixed mode usage of highways described below
Conventionally, this function is a function of the host computer.
Ivy program download, status signal
A drone configured as an operator terminal device for forming etc.
run without interrupting system functionality.
can be administered. Complete “data transparency”
achieved. That is, each processor
central memory by “searching” the memory of
can be configured according to the operator's wishes.
It provides an extremely fast cathode ray tube display with
Allows flexibility in the choice of Ram language. Figure 2 shows the distributed process control system of the present invention.
FIG. perform various functions
Multiple drops configured as
They are connected by way 10. each drop
contains a processor to perform these functions.
nothing. However, the processor mentioned here is the drop location.
refers to the hardware and software that
connected to the highway through appropriate means. P
The Rosetsusa performs data acquisition and control functions, e.g.
various processes within the factory under control 22 and inputs.
Turf Ace Distributed Processing Units
20. batch processing
A processing unit 24 can also be used. for operator
Alarm console 26 is for the operator
Cathode ray tube control display/alarm console
Work as. Operator alarm console
system functions as needed.
Engineer console 2 to program
8 can be used. Information that occurs during production
An automatic data recorder 30 for recording information may also be installed.
I can do it. How long did it take to record this data?
A storage/retrieval means 32 can be used. de
For example, one of the ropes is to optimize factory work conditions.
It also includes a computer function 34 for special calculations needed to
be able to. Transfer one drop to another computer
A “gateway” that interfaces with
remote location via telephone line.
Another interface that interfaces to
A face unit 38 may also be provided. Prog
The RAM capable controller master 46 is also a drop.
It is shown as one. This is used by various programs.
on a separate bus to which a programmable controller 46 can be connected.
A programmable controller highway 4
Provides an interface with 4. Said prog
The ram-enabled controller 46 is a process input/output bar.
Other programmable controllers via
Can be connected to 50. Therefore, a large number of different
All controllers in one drop and interface
data highway 1 by phasing
Eliminates the need for access spots on the
Allows complete flexibility in configuration. Each
Simply adapt the drop to the overall configuration of your system.
but also to suit the purpose of each individual drop.
Can be configured. Figure 3 shows the components of the system of the present invention.
FIG. 3 is a detailed diagram of the hardware of the set; data high
Way 10 has data highway control
A (DHC) subsystem 52 is connected.
This subsystem is common to all drops.
, shared memory, serial-parallel and parallel-serial data conversion.
Modulator/Demodulator (Modem) for and preferred
For the example, a custom bit slice mask
A database system that is a microprocessor
Consists of A. Processusa. Shared memory is dual
port memory and data highway
I processor and functional processor 54 (described later)
form an interface between function pro
Setsa performs specific drops and coordination tasks.
cormorant. A functional processor uses one or more chips.
It consists of a commercially available microprocessor. here
A microprocessor is a single chip or
refers to interconnected chips and associated memory.
Therefore, a microprocessor in a known manner
Including system. The functional processor 54 performs the processing of the present invention via the DHC.
The rest of the distributed process control system and the transmission type
communicate. Everything transferred to and from shared memory
All data is processed by the functional processor regardless of its origin.
is considered part of its internal database.
It will be done. Other Drops via the Data Highway
In the preferred embodiment, data is supplied to the
The data highway controller
Comparing the message with a stored table
The federation's functional processor requires this data.
Determine whether or not. If you don't need it
, this message is stored in Drop's shared memory.
be stored or copied. Therefore, the functional process
The service provider is exempted from such communication duties, and the data
Note the memory shared with the highway processor.
It can be used as a control function to concentrate on the original control function.
Using two processors together with shared memory
Written by Data Highway Interface
is simplified and local to the functional processor.
Adds processing power. Function processor 54 is an operator input/output terminal.
a human/machine interface via device 56;
Any form of process input/output device 58
Drops such as data acquisition and control processing, etc.
and perform specific functions of cooperation. The functional processor is
Get data from memory for storage, store it, and use it as needed.
Other hardware, e.g. mass memory
Process input/output and communication with peripheral devices, etc.
By data highway microprocessor
The function processor handles the communication work.
Exempted. Input/output interface 58 is under control
Enables communication with various processes within the factory.
In this configuration, operator console display 56
as well as all forms of process controllers.
Various input/output devices such as devices can be used. 2 Communication Format In order to facilitate understanding of the following means,
The communication format used will be briefly explained. De
communication that takes place over a data highway bus
is the data highway controller at each drop.
controlled by a troller. Communication is a process
This is not only done through regular broadcasting of data.
For requests made by any one drop,
It is done in concert. In a preferred embodiment, the system
The system is a mixed mode consisting of repetitive and non-repetitive transmission modes.
It operates according to the code communication method. 100 milliseconds each
During the first iteration of the command communication cycle, the system
Used in time division multiplexing (TDM) method, this method
Then each drop has at least one time “slot”.
” in this time slot.
Loop outputs a message on the data highway
do. All other drops are required from the message.
You can select the data you need. 100mm each
The second half of the second interval, i.e. the non-repetitive part
In “Democratic” mode, which is
iway sends other messages, e.g.
Used for specific data requests etc. from
be able to. Specifically, (in the preferred embodiment)
(can be installed up to 254) each drop is 100mm
Access the highway every second and
along with message identifier and status information.
broadcast process values stored in memory for
be able to. Each drop that is not on air is connected to other drops.
Listen to Lop's broadcasts and highlight points of interest.
Select, retrieve this from the highway and share notes
Let me remember it. At the end of each regular broadcast, 100 Meriseconds each.
The remaining time in the time slice can be changed as needed.
Communication, e.g. downloading programs, points
It is used for transferring English descriptions of documents. Drop
can also handle specific data requests as needed.
send as well as specific data from other drops.
respond to data requests. In reality, all processes run at least once every second.
The variable value is broadcast, but each drop is 100 mm.
Because you access the highway every second,
If conditions permit, each drop should be 100 milliseconds.
data on key process points once every
It is possible to broadcast data and communicate. data ha
iway is at least 10000 process points per second
transfer speeds that allow for client system broadcast speeds.
have The broadcasting technology used to implement the present invention is
Eliminates the need for a star or traffic director
At the same time, a confirmation is sent back to the origin in the system.
The high overhead inherent in traditional transmission/acknowledgment methods
It also eliminates head problems. In the system of the present invention,
confirmation that the message was received.
I won't send it. That is, other drops can be removed as needed.
Just output the information to the highway so that it can be released.
be. Each drop temporarily acts as a master.
and during that transmission signal, the next time the highway is accessed.
Contains a token that indicates which drop to drop. this
so that two or more drops can be sent at the same time
to avoid accessing data highways.
Coordination of transmission operations is being attempted. When forming a drop database,
English description of data points, alarm limits
Determine database information such as
The same dots from which the process value is obtained or calculated.
stored in the memory of the program. In this way the system
The system database is similar to the process system.
distributed in many drops. mixed mode broadcast
Any drone connected to the highway by means of communication
I wonder if Tsupu exists anywhere in the system?
The process data that is
access as if it were part of the data base.
can be done. Therefore, the data highway is
Qualitatively, all drops belonging to the system are available.
Acts as a distributed global database that can be used
However, due to the speed and configuration of the communication system, this overall
The database is always new and becomes older by more than a second
That can't happen. Each drive against a distributed global database
This type of transparent access of the lop is a control loop.
is formed or calculated by other drops.
Can work with one drop using process values
It means that. Also, the overall database
Transparent access to
Functions that are restricted to those performed in Tsusa
Enables distribution anywhere on the highway
However, this is a physically large and complex system.
is a very advantageous requirement and requires changes to existing systems.
or degrade its performance.
Adding drops to existing systems to improve their performance
This is a requirement that makes it possible to increase for example
Added calculator, elapsed memory, and data acquisition drop
can do. Receive broadcasts from additional drops
each feature processor to include or ignore.
can be programmed to adapt to the behavior of existing drops.
Drop as needed without impact
Can be added. Similarly, mix up the behavior of the remaining drops.
Drops can be removed without disturbing them. The key features of any process system
functions, e.g. optimization of the entire factory, storage of progress data
and searches, and progress records for all factories.
access to a physical database is required.
Ru. Traditionally, such functions were periodically installed from the highway.
factory data and these factory-wide
internally for use by programs.
host computers that form the computer base.
This was done by using Apps like this
The major disadvantage of Roach is that it requires a large number of host computers.
Because many functions must be provided at the same time,
As this computer's capacity reaches saturation,
be. For example, traditional operator terminal equipment
system-wide database
Yes, and therefore the entire database is stored.
The host controller that accesses the main memory
configured as a peripheral device attached to the computer.
It was. In the present invention, any drop can be used to
transparent access to the data base
Many functions that previously required a host computer
Can be distributed to the host computer
computer functions on a distributed computer system.
can be carried out. Passed the first drop
Configured for data storage and retrieval, with a second drop
Configured as a factory optimization computer, the third
A host computer is now required.
Configure as a logger to provide other features of
be able to. System utilization increases and host
performance deterioration associated with remote computers will be eliminated.
That is clearly an advantage. Also, the hierarchy system
Due to interface configuration such as control method, host controller
If you need a computer, check out the “Gateway” Drop
You can easily make do with it.
Finally, the communication transparency provided by the present invention
In view of this, it is recommended to connect additional drops to the system.
is easy. In the preferred embodiment, the long
Coaxial lines forming a 6 km long data highway
Up to 254 drops can be connected to the cable.
Other embodiments can support up to 64 drops
Adopts a highway consisting of optic fibers
do. As readily understood by those skilled in the art, the
Chick fiber cable is a regular coaxial cable
It has much better low noise characteristics than the
This is significant for use in certain types of factories.
It can be a characteristic. This kind of system is
capacity determined by size and time delay factors.
Although the system and method of the present invention
Also constrained by engineering constraints.
Ru. Additionally, data acquisition and local control functions can be integrated into a single drive.
By integrating into the rope, either one of the
Systems that perform only functions often require
Duplication of sensors is avoided. single drop
Functions can also be used, for example, to start with data acquisition and then
This makes it easy to integrate systems that control
Ru. Additionally, this configuration can be used for process modulation, sequence
An integrated approach to control and data acquisition
enable. 3 Overview of Drops In Figure 4, the system of the present invention
process monitoring, process control, operator input
Level of drop for features such as Turf Ace
While the first functional processor 60 is used for
Get the data required by the function processor from the way
and the function processor to communicate with the highway.
The second data highway processor 64 is
use. With this configuration, the feature
Rosetsusa focuses on data acquisition and control tasks.
and are exempt from complex communication interface requirements.
Ru. Functional processor 60 communicates via shared memory 62.
and connects to the data highway processor 64.
Ru. Directly from one processor to another
two processes without simultaneously transferring data to
automatically provide an interface between
In this respect, it is extremely desirable to employ the shared memory 62.
In other words, in this configuration, one of the processors
Just access the shared memory 62 as needed
It is. Functional processor 60 is a process/output unit.
Various known input/output units can be connected via the unit 68.
Connect with 66. As detailed below, the function
The processor connects to a known industry standard bus,
In that case, any form that can be connected to such a bus
Designed to allow use with publicly known input/output devices
do. Therefore, the user of the system of the present invention
process input/output units of the processor must be used.
Virtually voluntary, without the restriction that
Devices can be connected. Data highway processor 64 is redundant
Although the diagram is doubled in order to give
Data High (corresponding to Highway 10 in Figure 3)
Connect to way 70. dual highways are physical
Configure separate transmission lines, or paths. Here
The highway means coaxial cable, optical cable, etc.
Fiber cable or equivalent
means. Two-way communication module 72 and tracker
Greater redundancy is provided by receiver 76.
Ru. I will explain these in detail later.
Ru. Data Highway Processor 64, Communications
The module 72 and shared memory 62 are the same as those shown in FIG.
data highway controller 52.
Ru. Figure 5 shows details of the data highway drop.
configuration and some components that may be necessary
indicates redundancy. Illustrated data highway 70
is redundant and is transmitted via transceiver (MBT) 76.
data highway communication controller
(MBC)72 and connect this controller.
(MBC) 76 is data highway controller
It is connected to the LA (DHC) bus 82. That is, de
The data highway communication card (MBC) 72 is a redundant
Provided in long form. data highway control
The roller bus 82 includes a functional processor 60 and a
perform communication functions with the data highway 70.
Data Highway Processor (MBD)64
is connected. data highway control
The LA bus 82 provides functional processing via a second bus 84.
via shared memory (MBS) 62 connected to Tsusa 60.
and connect it to the functional processor. Preferred embodiment
Now, this second bus 84 is an industrial standard "multibus"
(Intel Corporation product name).
This industrial standard bus (specified in IEEE standard No. 796)
User selection of functional processor
is not limited to products from a specific manufacturer, and can be applied to industrial scale markets.
Extensive multibus data communication interface
You can choose from a wide range of market peripherals. This results in
This provides a great deal of flexibility in drop configuration. de
depending on user needs and system equipment.
can be configured. to multibus interface
There are literally countless peripheral devices that can be adapted.
The possible orders of the inventive system are almost infinite.
Ru. Particularly flexible functional processor unit
The model number is SBC86/05 and is manufactured by Intel Corp.
- Sold by Shion. This unit has 16
It is a bit microcomputer and a person skilled in the art
human/machine interface, including the generation of video displays.
Ace, process interface and control
Pro to perform a wide range of useful functions such as
It is easy to gram. inter manu
Please refer to Al Oda No. 143153-001. A third bus 86, referred to as a distributed input/output bus
interface multibus 84 to
interface unit (MBU)
94 can be used. From bus 86, respectively.
interface specifications may differ.
A connection can be made to the output device.
Functional processor 60 also includes a process monitor.
-, process control, operator interface
To obtain various functions such as
It is connected via bus 84 to input/output devices 88 .
Other drop functions such as record keeping are also possible.
Ru. FIG. 6 shows the components described above in connection with FIG.
physical location in the drop. data·
The highway 70 is connected to a transceiver 76 and
From this transceiver 76, the cable is
data card inserted into the storage card cage 90.
This leads to the Wi-Fi communication (MBC) card 72. Tiger
A receiver 76 is provided in the cage 90, and the highway 7
It may be placed in close proximity to 0. Also, Malteva
components that are compatible with the system, such as shared memory systems.
system (MBS) 62 and function processor 60
It is installed in the cage and inserted into the multi-bath. drawing
Now connect the multibus connector to the back of the card cage.
It is shown by a dashed line 92 across the surface. That is, if the car is in the cage.
Connect to multibus by simply inserting the card.
Established automatically. data highway control
Roller (DHC) bus 82 is also a data highway
processor 64, shared memory (MBS) 62
and data highway communication card MBC72.
Indicated by connecting dashed lines. Multibus 92 connects functional processor 60.
It is also called Q-line card cage 96.
Distributed input/output buffers in the second card cage called
It also connects to the MBU unit 94 via the bus 82.
Connecting. Cage 96 may be used for other inputs/outputs, e.g.
equipment, such as those manufactured by Westingham, the applicant of the present invention.
From Us Electric Corporation
Sold under the product name “Q-Line Point Card”
It may also include input/output devices such as those sold on the market.
can. These are as shown in Figure 6.
Actual contact with position sensors, position actuators, etc.
Continue. Therefore, such as operator terminal equipment, etc.
According to Direct Multibus Compatible Peripherals
If you want the drop to work, use this in multibar.
Just connect it to the bus 92. Also, certain professional
If process control is required, use the MBU unit 94.
to interface the multibus with the distributed input/output bus 86.
After interface, as shown in Figure 6.
Plant sensor Q-line card cage 9
6 (or any other bus system)
That's fine. As is clear from Figure 6, the data
MBC7, a highway communication (Modem) card
2. With data highway processor card
There is an MBD64, and a shared memory card.
MBS62 is connected to DHC or Data Highway Co.
controller 98 is configured. MBT or Tran
Seaba can also be placed here. These 4
The card has a function processor 60 and a data high
form an interface between the way bus 70
including the means to accomplish this. Data Highway Controller (DHC)
For details of the 98 constituents, please refer to the data
After explaining the format of messages used in stingrays
Explain. 4 Message format Message format used in accordance with the present invention
The mat is shown schematically in FIGS. 7 and 8. Figure 7a is a book
1 shows an overview of the inventive mixed mode transmission system; Already
As stated in
It is performed in a tarbal. 100mm each
The first part of the barrel time slice is TDM mode
102, and in this part the time is
divided into slices. at least one tie
Each drop is assigned to a slice of 100
Ru. That is, for example, the drop 81 is the first slice 1.
00, drop 82 will drop to the next slice.
83 is transmitted to the next slice, and so on.
Do the following. When TDM mode 102 ends, demo
Enter the check mode 104. At this time, e.g.
For example, additional data, program downloads,
Special requests such as requests for system maintenance, etc.
The message is transmitted. The drop should be transmitted.
If you don't have a democratic message,
Transmit a blank message and take the bus to the next drop.
“Hand off”. The mixed mode approach has several advantages. Time
By using split multiplexing, all
Tsupu accesses the bus at the specified time. this child
is the frequent transmission of given data throughout the system.
enable communication. In TDM method, data high
You can make the most of your time for way communication.
Also, by providing a democratic mode
This gives the system significant flexibility. That is, de
functions that are not possible when data transmission is TDM only.
can be done. Figure 7b from drop to data highway
One data block or “frame” to be transmitted
individual fields are subject to change.
However, the same format is also demonstrated in TDM mode.
It is also used in Krachitsuk mode. be hired
The protocol is basically IBM Corporation
The well-known
This is an improved version of the “HDLC” frame. the
The basic configuration is shown in Figure 7b. consecutive frames
Leave a space in between, and after this space add a length of approx.
2.4 microsecond mark pulse 106
This pulse is used to activate the data transmitter.
let This pulse has 8 two-phase encoded 0 strings 10
8 is followed, and this is the recovery of the next transmitted two-phase data.
The data highway used for
Synchronize the phase lock loop circuit of the communication card.
Ru. Then one 0, six 1s and another 0?
A flag byte 110 follows. hdlc pro
This binary value sequence is unique in the protocol.
Can be used as a flag. This is explained below.
Ru. Using HDLC protocol or zero insertion method
may cause inadvertent access to the data highway bus.
Prevent the flag from appearing. In the zero insertion method
If the data to be sent has 5 consecutive ones
Insert extra zeros into the outgoing data stream if the data
is output to the data highway processor.
Before receiving HDLC controller, input flow sequentially
, the above-mentioned remainder along with the periodic redundant character described below.
The zero of the minute is removed. That is, the known HDLC controller
The rollers only flip at the beginning and end of the transmission block.
Exiting to the data highway so that the lag appears
Control power. Flag 110, associated with Figure 7c
address, control and data files as described below.
Rudo 112 continues. Next, cyclic redundancy of length 2 bytes
Check field 114 follows, but this field
Yield to data highway controller
and error checking according to known techniques.
inserted into the outgoing transmission signal for checking and modification. No.
2 flag 110 completes the transmission. Figure 7c shows the drop from the drop shown in Figure 7b.
data blocks or “frames” to be
It is a development diagram of the description thus given. flag·
Byte 110 is as described above. Add to this
Les Field 116 follows. This address
The field or “A-byte” 116 is the data
Find the next drop accessing the highway.
Acts as a “token” that determines the A-byte
116 is every time the drop sends a message.
With an 8-bit address index that grows to
be. This index is
an access to the drop table that indicates the next drop to be
used for access. address byte 116
A control byte 118 follows. This is a control flag.
This is a byte consisting of 8 bits. This control flag
This will be explained in detail later in connection with Figure 8a.
Ru. Then 0 to 63 data words 120
Subsequently, the details of this data word are also shown in sections 8b and 8.
This will be described later in relation to figure c. Messenger shown in Figure 7c
specific program to be monitored within the page frame.
Typical points or subdivisions related to process values
minute is a “system” that identifies a specific data point.
is a “system identification” tag that specifies a specific data message.
is important to the functional processor of the collaboration.
Data highway controller to determine
Contains one word used by. Each poi
Also includes status words. Other works
For example, a card can be used to transmit analog values.
I can do it. After all words have been transmitted, 16 bits
periodic redundancy check 114 and flag 1
10 is transmitted and any one droplet of the present invention
Frames sent from the
Complete. Figure 8, consisting of Figures 8a to 8d, shows the above frame.
It shows the detailed format of each part of the system. 8th
Figure a shows the bits used in C field 118.
limit. As already mentioned, it consists of 8 bits.
Ru. Bit P, which takes the seventh position, is combined
Parity bits for A and B fields
It is. Parity is limited to odd numbers. this
The bits are between the processor and the HDLC controller.
Bit errors that may occur during transmission
Catch. The M bit occupying position 6 is mesuse.
Indicates the mode of the page. It's set
, the mode is TDM, i.e. same message format.
-Matsuto goes into democratic mode for TDM as well
is also used, and the M bit indicates which
Specify which mode it belongs to. occupy position 5
The T bit indicates the mode of subsequent messages.
Ru. If set, the mode is TDM, in other words
Then, this bit indicates which mode the current drop is in.
handoff to the host. occupying position 4
The H bit set by DHC is
Frame-first handoff goes unanswered
Recovery handoff due to heat
represents. R bits are transmitted via the data highway.
Time to synchronize frame transmissions that take place
Used by the Keeper. It's set
Then, the R bit is set by the timekeeper DHC as the data hacker.
Detected that Iway's downtime was abnormally long,
Restart the data highway from this frame.
Instruct what is happening. Therefore, the symbol path behavior
The time key indicates that some error has occurred.
The R bit is set when the pass is detected. 100mi
After the resecond time has passed, U occupies position 2.
bit is the final democratic mode frame
set during a frame and the next frame is TDM.
Instruct the person to do the following. In this case, the re-democracy
The A field is used to recover the cycle.
Leave it unused. Therefore, the U bit is set
If there is, enter the value for the first description item in the TDM list.
means ``end off''. Finally, set positions 1 and 0 to
The two S bits each occupy also act as timekeepers.
It is often used. If this S bit is 0
The word following the C field may contain the clock value.
means. The S bit value is (to provide redundancy)
Me) Three time keys used in the system
Which timekeeper is sending the message?
Indicates whether Value 01 is time keeper A
, 10 is time key B, 11 is time key
Each means P.C. Data portion 120 of the transmission block (Figure 7c)
can be blank or contain up to 63 words.
can. In the data portion 120 of the transmission block
The format of the message is that the transmission is in TDM mode.
De frame or democratic mode frame
It depends on the mood. each with a period of 100 milliseconds
In the TDM part, the DHC of each drop is one frame.
The periodic information is sent, and each frame is
Stem ID, status word, and ifana
If it's a log point, it's a set of messages consisting of that value.
Consists of pages. Digital TDM message format
The mat is as shown in Figure 8b, and the analog
The format of the TDM message is shown in Figure 8c.
As shown. In either case, the system
Starts with a system ID word and a status word. System ID is located in the first word of the message
Contains a combined 14-bit system element identifier.
nothing. System ID identifies the nature and origin of the data
to determine whether this message is important or not.
Each drop is tested accordingly. Adopts 14 bits
Over 16000 individual data points,
i.e., process variable values, system status, etc.
This makes it possible to identify each separately. 14 bit
If you specify a number between 1 and 254,
For example, rather than specifying a single data point,
to drop while sending a message
It's nothing more than that. For example, when the printer runs out of paper,
If a drop configured as this printer is
is in the alarm state, and therefore this
The 14-bit number provides convenient communication functions. 2ba
The two extra bits in the host's system ID are:
Utilized by sea urchins. Bit 15 has an analog message.
whether it is a digital point or a digital point.
Ru. If it is set, the points are digital,
If it is cleared, the point is analog.
Ru. Bit 14 is always 1 in TDM messages.
is set to This allows the function processor to
TDM description items can be written in democratic mode.
It can be distinguished from the mentioned items. Status/
The word contains attributes of the message's status.
If the system elements are digital, the status
The least significant bit of the word contains the digital value. 8th
The two-word analog value field shown in Figure c is
Used only for analog messages. This fee
field contains a 32-bit floating point analog value.
nothing. Figure 8d is available in the preferred embodiment
It is a democratic mode message.
In the DEM part with a period of 100 milliseconds,
Some DHCs will respond to requested non-regular requests.
whether the message is executed by a coordinating functional processor or
is sent in response to a request from another drop.
I can believe it. 100 milliseconds given
The number of DHCs actually transmitted in a TDM cycle depends on the number of DHCs actually transmitted in a TDM cycle.
limited by the time remaining until the period begins.
In some cases, all drops are
messages can be sent. DEM period
Messages sent to are one-shot broadcasts.
and messages to the origin drop.
be done. One-shot broadcasting is based on system elements.
Send all attributes to all drops
used for. This kind of broadcast is a drop
receives a one-shot broadcast request from another drop.
Sent when a message is received. The system ID part of one-shot broadcasting is number 8.
As described in connection with figures b and 8c. W.C.
The field is one word and is included in the message.
Indicates the number of additional words of information to be added. starting point dorotsu
For request/change messages to
This field can be 0. If 0, then this
The message is identified by the system ID field.
information about all attributes of system elements
be interpreted as a request for a shot broadcast.
Ru. If WC field is 0, DISP and AD field
There are no rules. Relationship with One Shot Broadcasting
The AA field used in the series is 1 to 61 words.
This word is stored sequentially in shared memory.
It will be done. To send data to the drop, use request/
A modified message is used. System ID and
The WC field is as described above. DISP fee
A field is a record of transmitted data within a data record.
Used to indicate storage location. AD file
The code can be applied to one or more attributes of the specified element.
1 to 60 words representing information. most
Later, the general message to the origin drop will also be the same.
Contains the same system ID and WC fields, but is shared
8 first-in/first-out memory
Which buffer of buffers (FIFO) is used?
Indicate what is used to memorize the tsage
Also includes FI field. To summarize, to the starting point
Request/change message is one shot
Specific data to be transmitted using broadcast format
used to request data. General to origin
Messages such as confirmation or similar
It becomes a signal. 5 Data Encoding and Decoding Figure 9 shows what is used in connection with the present invention.
1 is a comparison diagram of various data encoding methods including: FIG. 9th
The first row of the diagram contains data in the form of a series of 0's and 1's.
Illustrated. The next line NRZ is a “non-return-to-zero” sign
This is a coding method in which the signal is at a high level at the time corresponding to 1.
It is at the bell and at other times it is at a lower level. Next
The line NRZI is used in some data recording systems.
It is widely used to convert and reduce the number of data.
This is a “non-zero inversion return” method. 4th row
RZ is a simple half-bit cell high pulse for 1
otherwise used to provide low pulses.
This is the return-to-zero encoding method used. This method
It is said that automatic clock control of the data is not possible.
not. Finally, the data highway
Two-phase encoding method employed in the present invention for data transfer
is shown in the fifth row. This data conversion method
In the end, there is a 0 in the center of every bit cell.
If it is 1, an upward conversion occurs, and if it is 1, a downward conversion occurs.
The result is the waveform shown. That is, two-phase encoding
, half of each bit cell is low and half is high.
and the higher half appears first or second.
coded 1 or 0 depending on
It is determined whether the The NRZ encoding method is utilized within the controller of the present invention.
However, the two-phase encoding method is
It will be used via i. Therefore, a means of translation will be provided.
There is a need. This is shown in Figure 11.
Figure 19 shows the relevant waveforms. should be coded
The result of exclusive OR operation on NRZ data
The 4MHz clock frizzes along with the 2MHz clock and the 2MHz clock.
122. Flip F
The output of the lop is the two-phase data shown in the lower part of Figure 10.
It is. The message program shown in Figures 10 and 11
The rotor is as already mentioned. That is, in
The mark formed by the barter 126 allows
The transmitter activates as soon as the message starts. in
The spacing is maintained by converter 128, and the result
As shown and as described above in connection with Figure 7b.
The format will look like this. The two-phase data encoding method used in the present invention includes
There are several advantages. One of them is all
Since the conversion occurs in the data bits of
Sufficient frequency information to allow dynamic clock control
Therefore, a single coaxial cable is sufficient.
Ru. For two-phase encoding, the net DC voltage is 0.
is also convenient, generally between the conductor and the shield.
No DC voltage is generated. Another advantage of two-phase encoded communication is that two-phase encoded
Now, each bit coded in a bit cell is
half are high or “positive” and half are low or “negative”
becomes. For example, 1 is the first in one bit cell.
first coded as “high” and then as “low”.
, and 0 is the opposite. Other features of the invention
When decoding, the first and second bit cells of each bit cell are
By comparing the relative amplitudes of the parts with each other,
Achieve relatively noise-free decoding of phase data
be able to. In other words, the first half of the bit cell is
1 is detected if it is higher on average than the amplitude of the second half
and vice versa if it is 0. Shown in Figure 10.
The square wave two-phase data is processed by a flip-flop.
This is almost ideal data created by just
However, in the process of being transmitted on the coaxial highway,
signal deterioration occurs, and the rectangular edges become slightly rounded.
Ru. In order to receive data correctly, transmission verification is required.
It is necessary to provide means to improve the accuracy of knowledge. present invention
Another feature of is that the two-phase data can be
sample each half of the bit cell.
Weight the center sample against both ends, weight
This bit set is determined by summing the values
Another modification is made by forming the total value of each half of the
Get good results. The total value of the first half is the second half
If it is larger than the total value of , 1 is decoded, and then
If the half is larger, 0 is decoded. Therefore,
For example, stray electricity that appears on the line for some reason
A considerable part of the high half of the bit cell under the action of pressure
It is extremely effective in that the noise is small even when the minute is negative.
and under the action of said stray voltage.
Since the weighting method was adopted, it was decoded correctly.
There is a high possibility that Figure 13 shows how this correct decoding is performed.
FIG. Figure 13a is ideal
This shows two-phase data. One bit cell is
The first half is high, the second half is low, coded as 1
indicates that it has been done. Figure 13b shows the data to be detected.
An extreme example is shown in which data is accompanied by distortion and noise. 1st
The waveform shown in Figure 3a is distorted and is shown by the dashed line in Figure 13b.
The waveform becomes almost a sine wave, but the line noise is
The shape is significantly deviated from the shape shown by the broken line. As mentioned above, the key to decrypt the two-phase data is
Detect whether either half of the sample has a higher average value
It is to be. When noise is correlated with signal amplitude
is unthinkable, so a signal with an almost sinusoidal waveform is compared.
It is in the center of each cell that it has a significant meaning.
Ru. That is, the maximum at the center of the bit cell amplitude
If the signal is 0.3 volts, −0.2 volts of noise is reliable.
The sign is not detected as negative with respect to 0, but for example
The signal value is slightly 0.1 volts near both ends of the bit cell.
If default, the signal is sensed as negative with respect to zero. subordinate
Figure 13c shows how each part of the bit cell is divided.
Indicates the weighting value given to the lower-level unit.
vinegar. In the preferred embodiment, each half of the bit cell is
Divided into 8 subunits. end unit
is given a value of 0, and the weighting of the intermediate unit is
Increase gradually until the central unit takes a relative value of 3. child
These are all as shown in Figure 13c. other
It goes without saying that a weighting method may be used.
do not have. For a given subunit, the waveform values are
If positive for any value, this subunit
The weighting value of the associated bit cell is
value. The whole bit cell like this
After analyzing the results, compare the total value of each half.
The total value of the first half is the total value of the second half.
If the first half is also high, 1 is decoded, and if the first half is low
The bit is 0. Figure 13c shows that if the waveform is positive,
If the “1” bit string is negative or 0, it becomes a “0” bit.
The mechanism by which columns are formed is shown. This bit string
is added to the weighted values and the results are summed.
Ru. This ignores all negative parts of the waveform.
is obtained using the weighting values shown in Fig. 13c.
This means that the amount of units that will be added is added. the
The results are shown in Figure 13e. First half of bit cell
The minutes have a total value of 8, and the second half has a total value of 6.
Since it is taken, it means that 1 has been decoded. Of course
Well, theoretically in this example the first half of the bit cell
The first part will take the value 12, and the second half will take the value 0.
Ru. The information listed here is easily understood by those skilled in the art.
The examples given above are grossly exaggerated. Not much noise
It is usually not noticeable. In fact, the advantages of the present invention
In the preferred embodiment, the bit error rate is 10 -7 than
Much lower. Another feature of the present invention is that the two-phase data can be
The phase lock is used to set the clock to be divided into
weight the divided subparts relative to each other using
and can be summed to provide statistically superior data detection.
make it possible. Perform this operation and perform the above decryption.
A circuit for carrying out this process is shown in FIG. Nominal frequency 2M
Hz two-phase data is provided at 130 and the bit
so that 16 samples are formed per cell.
32MHz sampling generated from oscillator 132
Sampled at speed. The circuit is basically a bit
Detect leading edge changes to find cells. inspection
When an edge is detected by the detection device 156, the edge is detected by the detection device 156.
A digital phase lock loop counts up to the next edge.
To up. The count is reconciled each time.
and bit the counter interval if necessary.
Adjust by 1 to match the cell.
The phase lock loop is configured from the flag shown in Figure 7b.
Synchronization based on eight zeros separating the gate bits.
It will be done. In this way, the phase lock loop is
Find the period field. Check this initial field.
By knowing the possibility of 180° phase shift synchronization,
It disappears. Two consecutive by OR gate 134
After the phase OK signal is output, the lock state is
exist. The input data has two periods, i.e. two component two-phase data.
sampled in the first and second half of the data. day
The data decoding process converts two-phase samples into single-component NRZ
Two PROM13 to convert to data bit
6 and 138 are used. “1” PROM136
The first time it operates, the input shift register 1 is already
40 and temporarily register 1.
42. two phases each
16 samples per bit cell are divided into two 8-bit
It is extracted in the form of a group of tutos. This 8-bit group is the standard
Figure 13d shows the input waveforms compared to the values shown in Figure 13d.
It is a 1 or 0 bit string like this. 140 smell
After being shifted in, the first bit group is 8 bits.
The data is transferred to the parallel register 142. of the register
The output is “1” and the address for PROM136.
It works. The contents of each PROM location are
Logic provided by an address that is 8 bits
Contains a number representing a weighted algebraic value of 1. PROM
The output of is a weighted sum provided as nibbles,
That is, it is stored in the 4-bit parallel register 144.
It is 1/2 byte of data. In this process, 8 bits
The second half of the two-phase data cell consisting of
The first 8 bits are processed in the same way as the first 8 bits. child
The junction points are extracted from 16 samples of raw data.
There are two data nibbles. These nibbles are
1PROM 136 and 4-bit register 144
For PROM138 supplied and zero-aligned together
Acts as an address. This PROM has two
If the upper 4 bits, that is, the first
If the value of the bull is greater than the lower 4 bit value, the signal is
Outputs 1. Otherwise, signal 0 will be output.
Ru. When clock control is performed, this becomes 146.
Non-zero feedback data output occurs at If all 0
PROM138 address is set to 0 or set to 1
Then, there is no DHB activity and therefore the “activity” belief
Even if ACTVTY is set, it is still a false signal.
become. That is, the address for PROM138
An address of 1s or 0s is presented as
If the signal is active, no activity signal will be generated. As mentioned above, Figure 13 shows the ideal bit cell.
square wave part (Fig. 13a) and typical, but
Graph the relationship between the exaggerated real waveforms (Figure 13a)
to show. The weight assigned to each of the samples
The estimated values are shown below the individual samples in Figure 13c.
did. As is clear from the figure, at least
data storage that is easily disturbed by noise, jitter, etc.
The center part of the screen is designed to increase the accuracy of the output NRZ data.
is specially emphasized by the stored value of PROM136.
ing. As mentioned above, highway activities are PROM13.
Detection based on the presence or absence of changes detected by 8.
be done. “No activity” means three consecutive two-phase codes.
Defined as the absence of a Microen described later
microengine, data highway
The controller and timekeeper use this activity signal.
to ensure detection of incoming message frames.
otherwise the noise will be confused with real data.
Prevent from being exposed. 6. Clock Control - Overview As can be readily understood by those skilled in the art,
Accurate timing is important in fabric control systems.
This is an essential condition, and the present invention is no exception. There
, the drops all operate on the same time value.
Special measures have been taken to ensure that time division multiple
Synchronize all drops when transitioning to heavy mode
This timing is done by
Ru. Any drop contains control bytes for that frame.
Time division by setting the “U” bit in
When a command to switch to multiplex mode is broadcast, all
All drops receive this. So each dorotsu
the local time snap shot.
Ru. That is, the internal clock included in each drop is
Record the value when the U bit was sent. Mo
Mode switching is received almost simultaneously by each drop
In theory, all drops are exactly the same.
The time will be recorded at some point. Next most
The first three drops to be broadcast, i.e. the time key.
between the C field and the first SID word.
Snapshots recorded by each timekeeper
Insert another word containing the content. time key
Each drop, including the pa, receives this broadcast.
Because we believe that the first three emissions in TDM mode
After transmission, each drop has three time snapshots.
This means that the message has been received. inside each drop
data highway including local clock
I processor has three snap shot ties
Check the system and take the average of the two approximate values.
Ru. The data highway processor then
The average value of “Switching to TDM” of the processor itself
Compare with the command time snap shot and see the comparison.
Adjust its clock according to the comparison result. That is,
Each processor has this function as required by the processor.
The clock data can be accessed so that the clock value can be accessed.
time is stored contiguously in its shared memory. child
The process will be described in more detail later. One feature of the invention is that three separate tie
Mie by using Mukipa Drop
Provide redundancy to timekeepers. time keeper's
The basic function is to search and detect lost tokens.
It's about doing. In other words, the highway is one drop.
Hand off correctly from one drop to the next
The goal is to provide the signals necessary to general
, send that frame to the highway and
After passing the drop, each drop will be sent to the other within the given time.
Check to see if there are any broadcasts coming in. Preconditions
As a matter of fact, if the broadcast comes in, the next drop
verified the token and executed the broadcast.
If the broadcast is not detected, the token is missing.
It means that The drop that passes the token comes first.
Wait 30 microseconds, then 80 microseconds
Set the window of your computer to check for new broadcasts.
Gasu. If not found, increment address again
and retransmit frames without data fields.
This will pass the token to the next drop.
Therefore, this drop means that the next drop will
Recognizes response signals and sends own message
Incremental operations can continue until example
For example, approximately 100 drops are arranged in numerical order and
Systems where lops 30-39 are offline
is possible. In this case, drop 29 is
A token addressed to drop 40 is sent by drop 40.
in 11 increments until confirmed in the form of a trust.
do. However, in reality, “confirmation” messages are not used.
Not used. Each message is just data
, but also the next token, which means that the previous token
Confirm that the delivery of the package was carried out correctly.
means. Three timekeeper drops on the highway
It also performs separate monitoring functions for received
Following each broadcast, three timekeepers
time out. That is, the first time
Keeper is 240 microseconds, second time key
Pa 440 mic seconds, 3rd timekeeper 640
Each timeout is done in microseconds.
Ru. One of the timekeepers receives the token
If this timekeeper is not detected,
new broadcasts must be detected within the given time frame.
For example, restart communication from the starting point in time division multiplexing mode.
Start. For some reason the first timekeeper
If no broadcast is detected within 240 microseconds, the
1 timekeeper spans 440 microseconds
and monitor it. Often a second timekeeper
Back up the first timekeeper and do the same for the third timekeeper.
The timekeeper beats the first and second timekeepers.
Cup up. The timekeeper has three modes of operation. Immediately
1 Normal mode 2 Timekeeper mode 3 Reset mode In normal mode, MBC sends messages.
The timekeeper is activated after receiving the signal. highway
Active for 110 microseconds in
If not detected, the timekeeper times out.
Then, MBC interrupts MBD. Timekeeper mode is data highway
Used to detect system failures. activity
If not detected, the timekeeper is activated. C
Time clock before activity in Iway is detected.
If the driver times out, the highway system
It is assumed that there is a failure in the MBC, and the MBC interrupts the MBD.
nothing. MBC timer is a programmable array logic
chip (PAL) control sequencer, program
counter, 100-division counter, and input synchronization
Consists of period registers. These logic elements interact
to perform timing functions. FIG. 14 is a state change diagram of this timer. 4
The signals are shown and set as shown below.
It has a meaning. The TIMOT signal is activated when the cooperation timer times out.
ACTV signal (signal in Figure 12)
(equivalent to ACTVTY) indicates that there is no activity on the highway.
It means that the TWCZ signal has been detected and the transmission is complete.
The IR signal indicates that the interrupt to the MBD is accepted.
It means that it was received. The timer has the following main operating modes:
Ru. 1 Reset mode 2 Normal mode timer 110 microseconds
Condo 3 Timekeeper A, B, or C mode tie
M mode is set by command from MBD according to SS bit.
selected. The timer always runs once with the following exceptions:
It operates in one mode. i.e. time key
In PA mode, the control sequencer is set to 152.
When a TWCZ signal is received, it will automatically jump to no
Runs in macro mode and uses MBC macro engine
to confirm that the message has just been sent.
The exception to this is when giving instructions. Timer reset mode 150 under three conditions
to move to. The first is “off” at 151
, the next step is normal mode.
If there is, but before the message is sent, what is the last message?
This is the case when a mode conversion occurs. Normal mode (NEST node No. 153)
The timing interval is set by the micro engine.
30 microseconds and timer self-timed
80 microseconds timed by the body.
Ru. In other words, this mode is used at the end of the sent message.
In other words, 30 microseconds after
Microengine is reset and signal TWCZ is set.
It opens when you press the button to start normal mode.
Begins. After starting, the timer indicates that there is no activity on the highway.
Wait for it to appear (ACTV = 1) and press the “receive” address.
The robot actually receives the message and “owns” the message.
"Notify that you are about to start sending"
Ru. The activities are based on the two already explained in connection with Figure 12.
is detected by the phase detection circuit, and this circuit
Output ACTVTY signal. If ACTV is 80 miles
If it doesn't happen within cross seconds (it won't be true)
If the counter times out (TIMOT=
1) As a result, the PAL sequencer becomes a node NTO
and set the interrupt. Here, the recovery hand
Off is sent. This state is interrupted by MBD.
set (IR=1) is received and the message is sent.
It continues until instructed to do what is believed. Then Thailand
The machine jumps to reset mode 150. Nodes MSETA, MSETB and
In timekeeper mode starting with and MSETC,
Each timer monitors highway inactivity.
Ru. 3 given to timekeepers A, B, and C
The three intervals are 240, 440, and 640 respectively.
It is a microsecond. This mode is
now detects when there is no message transmission on the
It is configured. For example, if the highway is completely
If it is in the “dead” state, timekeeper A first
(TIMOT = 1) and outputs a timer interrupt.
(enter node MTO). (not shown) stay
The status bit is set and the normal mode is activated.
Timekeeper mode instead of detimeout
timeout. This percentage
This is a signal to restart the MBD. time
The drop programmed as Keeper A is
If it fails, that is, if the IR does not become high, the
Timekeeper B, which acts as a backup,
Timeout at 440 microseconds and do the same
Perform a restart. Timekeeper C is the final
This is a tsuku-up timer. On the other hand, the time key
If ACTV goes high while in PA mode, the reset
After passing through the
mode. Shown below in Figure 14
As in, the node MTO entrance is
Indicates that a restart is required and no
The NTO indicates that a recovery handoff is required.
Instruct. MBD uses the above status bits.
You can distinguish between the two by using
Ru. When the MBD responds with proper operation, the IR signal is
Detected by time keeper and reset motor
150 is accessed. 7 Data Highway Controller A Data Highway Processor (MBD) As will be readily understood by those skilled in the art, the present invention
One of the main hardware components in the system is
A variety of multi-bus compatible peripherals.
a very specific and
The data highway that determines the characteristics of the system
Data Highway Pro that communicates with
It's Setsa. So below is the data highway
I will explain the details of the Microprocessor (MBD) card.
Ru. Figure 15 is the block diagram for this card.
Figures 16 and 17 correspond to the blocks in Figure 15.
The advanced machine shown in the diagram
Micro Devices (AMD) model 2901 bits
Slice microprocessor and 2901 Mac
This is a block diagram of the ROS sequencer. Data Highway Processor (MBD)
It is a high speed bit slice processor. the
The design is general purpose and capable of processing parallel data.
Ru. Below is a single MBD module.
Explain the function. Figure 15 shows the logic block of this device.
Show the Tsuku diagram. MBD is a data encoding/decoding function and serial
MBC communication controller that performs parallelization/parallelization functions
and the MBS shared memory module.
One-board data processor to control
It is. Operates at high speed (200nsec/cycle) and
Decision making via sliced architecture
and data manipulation capabilities. Figure 15
As shown in the block diagram, this device
operates under microcode control of all elements.
Ru. MBD is a microprocessor that gives a 16-bit word length.
Has a programmed structure. pipeline·
mode, instruction execution is performed by the microprogram.
Selecting the next microinstruction from program PROM160
This means that it is done in parallel. 3K×48
Included in bit PROM160 (can be expanded to 4K)
The microcoded instructions are 2910 microsequences.
accessed by the server 162; Each clock
When the current instruction enters the pipeline/branch
clocked into the address register 164 and the “next
“2910 Mic” is executed at clock time.
The sequencer 162 executes instructions sequentially and subroutines.
Chin linkage, internal loop ability, and external
Pass through a branch address formed by
Contains the logic to do this. Details are shown in Figure 17.
Ta. bit test multiplexer 166,
itas code register 168 and reverse read flag
The test tree consisting of registers 170 is
Sequence control based on logic level of desired bits
enable. Each of the eight reverse reading flags
Test and conditionally set or reset
Bye. Other sequence controls are 4 different
Address multiplex from any one source
The “next address” can be selected via the handle 172.
This is achieved by making it possible. address multiple
Lexa 172 selects “branch address”
By controlling the 2910 Micro Sequencer 1
62 controls the next instruction to be executed. multiple
Lexer 172 is one of four multiplexer inputs.
2910 micro for blanching through
Provides external direct input to sequencer 162.
The above four inputs are conditional branch ability, multi
via way branch register 174.
multi-way branching and hand
Interrupt branching to ring subroutines
Provides two inputs for Priority interrupt structure 178 has eight interrupt lines 176
can accept. This structure is micro
Form the lower 4 bits from the code address.
These 4 bits are branch address register 1.
Address multiplex with upper 8 bits of 74
This is the interrupt address to provide to the
Ru. An interrupt is pending and the current microinstruction
If possible, the 2910 micro sequencer 162
Call the appropriate routine used for a specific interrupt
vinegar. The detailed structure of the heart of MBD is shown in Figure 16.
16-bit 2901 ALU/register 180. 16
Word x 16 bit direct address file memory
Equipped with memory, logic, arithmetic and shift operations
under full microcode control.
Ru. ALU input/output ports are source and destination
- Two main buses for sion data, namely Y-
forming the basis of bus 182 and D-bus 184.
Ru. This 16-bit bus also has the following components:
is connected. That is, RAM/ROM micro
Memory 186, byte swap register 18
8. Parity generation/check device 190,
indicator register 192, program
Possible time 194, and W-bus 198 (DHC
bus) and the rest of the DHC.
A connected input/output port 196. RAM/ROM micro memory 186 is 2910
Same as supplied to micro sequencer 162
Addressed using an address. microme
Memory 186 is 512 words of read-only memory (ROM).
memory and random access memory (RAM)
It has 1024 words and requires 2 cycles to access.
is necessary. The address is presented in the first cycle.
and the data is given to the next cycle. 8253 programmable timer 194 is D-Bus 1
The lower 8 bits of 84 are accessed. micro
One piece of data is sent from the memory 186 to the timer 194.
Bytes are loaded and sent via this same bus 184.
, one data is sent from timer 194 to ALU 180.
ta bytes are read. Timer 194 is a microphone
via six control flags 195 from the code
controlled. MBD is a component of two other major system modules.
MBC and MBS are connected via W-Bus 198.
can be accessed. two decoders 2
00 is source and/or under microcode control.
allows selection of the destination register. Figures 21 to 24 below are the sequence of MED operation.
The details of the process are illustrated in detail. MBD is programmed to perform
The functions are outlined below. MBD is data high
Along with accessing the ray communication card (MBC),
Parallel data described below in connection with Figures 18 and 19
Also access the message buffer for. Ba
Tsuhua is a dual port type, W-Bus 1
98 and MBD input/output logic or
Under the control of MBC micro engine (Fig. 19)
be. Received data is an interrupt sent from MBC
accessed by MBD in response to . MBD
checks each system ID (SID). then
MBD is a shared memory (MBS) data-aware array
Extract the control information from the (DRA) part and use this information as
is used by the function processor to process the received word message.
any of the information contained in each of the pages.
Determine if you will be involved. If you don't get involved
The MBS section is called the Data Definition Table (DDT).
Other information contained in the minutes determines where the data is stored.
Instruct. MBS data blocks and conditional storage data
MBD is busy while processing data words.
In round mode (from MBS shown)
The information is retrieved from the system
element (i.e. part of the transmitted word).
Ru. From this system element to MBC
The transmit block for output is
Can be assembled. During transmission, the MBD assigns data blocks to
Receive to determine which MBD to send next
Handoff control information used by MBD
Add a prefix that represents This data is stored by MBD.
Loading length (word count) to MBC
is sent on the W-bus (by MBC) after
Ru. Next, we collaborate with MBC, MBS and functional processors.
A typical example of an MBD that sends and receives data is explained below.
Ru. The message buffer is a 128 word circular receive buffer.
buffer and two 64-word transmission buffers (TDM
Batsufua and Democratic Mode Batsufu
a). MBD is a receiving buffer
Add zero to the DHCP register to indicate the beginning of the
Start receiving messages by loading
Ru. Instructions are then sent to the HDLC controller,
As a result, the received data of the HDLC communication controller
data path is enabled. Receive two-phase decoder
Serial NRZ data from
Performs lag stripping and CRC accumulation
Shifted to HDLC controller. HDLC controller
Signetics or Motolo as a controller
You can use the 2652 model commercially available from La.
It can be physically placed on the MBC board. The rest of the message is memorized by Batsuhua,
After FLAG detection is completed, the HDLC controller detects CRC
Check and send results to HDLC control logic
report. HDLC control logic has two “methods”
“page complete” interrupt, i.e. the message is not correct.
An interrupt indicating that a CRC or
or other frame conditions were incorrect.
Instruct interrupt and either one to MBD
Interrupt. If correct, next message
MBC's RCVA register to indicate the starting point of
The microprocessor memorizes the contents of the data and then
The DHCP register is the starting point address of the current message.
is loaded. This allows the microprogram
is a routine that checks the first word of a message.
Directed. As mentioned above, this first word is
ADDRESS field and CONTROL field
Including de. That drop will be handed off
The above file is used to determine whether
field is examined. If for this drop
If handoff takes place, MBD is the main drawer.
Waiting to send handoff information.
stored during the page and start sending. Here MBD is (if the function processor of cooperation
(if the data is meaningful for FP)
Started the task of storing information on the dual port MBS.
do. In this case, MBD sets the RCVA counter to
At the same time, HDLC control logic is used to receive messages.
Create a message buffer so that you can also use
Use the DHCP register to access the If CRC or other frame conditions are normal
If it detects that the MBC is not
In response to receiving an erroneous message interrupt,
MBD sets the RCVA counter again for the preceding message.
Set to the end and false messages will be ignored. While data is being entered from DHB, MBD is
in background mode between receive interrupts.
and send messages at the appropriate time.
Load the message to be output to the point. the spot
If the flag byte in the data definition table is
Check what data is output by
and then get the output data. For this reason, MBD
Messages to be sent using DHCP register
remember. Message Batsuhua
Sage assembled and hand off to drop
Once the message instructing the user has received the message, the message will be sent.
It is done. MBD sent to XMTA register
Set the message start address to the WDCT counter,
Length of transmit block that commands MBC to start transmitting
Load each. Data is word count
The data is sent one byte at a time until the data is decremented to zero.
, and even if it is decremented to 0, it will receive its own transmission in reverse.
The HDLC control logic used is MBD interrupt logic.
Appropriate message interrupt (GMI) or
or cause a post-message interrupt (BMI). Figure 16 shows details of the 2901 microprocessor 180.
Shows a detailed block diagram. This thing is
Basically, it will be obvious to those skilled in the art. The figure is
Pipeline register 164 and microinstruction register
In addition to showing the connection with the coder 202, FIG.
The connections of the various bits supplied to the ALU are also shown.
The output of the microprocessor 180 is as shown in the figure.
Connected to Y-bus Y198. Similarly, the 2910 microsequence shown in Figure 15
No. 17 showing the block diagram of the
The figures will also be obvious to those skilled in the art. address multi
Input connections from plexer 172 and micropro
Has an output connection to the gram ROM160, which
is also illustrated in FIG. Illustrated in Figure 15, details in Figures 16 and 17.
The components shown work together to form the data highway.
A person skilled in the art can easily determine the manner in which the controller is provided.
It would be easy to understand. Basically, the microphone
The processor 180 performs the actual calculations and
Cross sequencer 162 is a pipeline register
MicroProgram from PROM160 via 164
Select data and instructions to be supplied to setter 180
do. The flowchart of MBD operation is 21st to 24th.
As shown in the figure. B. Data Highway Communication Card (MBC) As mentioned above, data highway communication card (MBC)
The card MBD is a data highway communication car.
Data highway and interface via HDMBC
face. Both are shared memory modules.
Data Highway Controller with Le MS
Configure. data highway communication card
MBC will be explained below. MBC card is
Physicalize MBD, Drops and Data Highways
Electrical interface between flat cables connected to
- Work as a face. Also, MBCB is Dorotsu
between the adapter and the data highway transceiver.
It is a logical link. MBC is listed below 5
It has two main functions. 1 MBD input/output interface 2 Protocol generation and error detection 3 Two-phase data encoding and decoding 4 Flat cable interface 5 Timekeeper/timer Input/output interface to the MBD
and will be explained below. MBC is MBD processor
enables parallel data transfer between 256 16
8 contained in bit word buffer memory
The W-bus interface registers are
Connect to This is shown in Figure 18. In the same figure
Connect to W-bus at 198 in Figure 15
At WD-bus 206 and point “Data I/O”
The buffer memory is shown at 204 when connected.
There is. The first two registers, i.e. buffer data
data register read (BDRR) 206 and
Tsuhua Data Register Write (BDRW)
208 is a buffer read and write buffer.
is a data register. Each is 16 bits wide
(1 word), buffer memory 204?
The word you just read or the buffer
Holds the next word to be written in memory 204
Ru. The next three registers are DHC address points
(DHCP) register 210, sending address counter
Counter register (XMTA) 212 and reception
Address counter register (RCVD) 21
It is 4. DHCP register 210 is set according to the routine.
Access to buffer 204 made during
is controlled only by MBD. By reading
read or write (or read or write)
(mixed), the address is automatically set for each access.
is incremented to Finally, DHCP is controlled by MBD.
It can be read backwards. Two more registers, namely XMATA212
and RCVA214 bytes the address value from MBD.
can be loaded. After loading,
These registers are used when sending and receiving messages.
Used by MBC to access Batsuhua 204
I am in a position to do so. XMATA212 is based on MBD.
RCVA cannot be read backwards with the following constraints.
214 can be read backwards. i.e. RCVA214
The content of is immediately after a proper message interrupt (GMI).
Valid only for reading. Read about this
When picking up, RCVA214 always picks up the newest one.
Contains the end address of the sent message.
Must be. Word counter or WDCT register 21
6 is also loaded from the W-bus. Its value is MBC
Then, in the next message, some words
Tell us what will be sent. Decrement of WDCT216
is sent to MBC as the message is sent.
It is done by twisting. WDCT is read by MBD
I can't do it. The last two registers 218 on the W-bus and
220 are status and instruction registers, respectively.
It is. CMSTAT218 and CMCMD
It is called 220. Each is 8 bits wide,
In general, MBD is MBC as if it were a peripheral device.
allows you to control. extremely noteworthy
In particular, MBC uses
MBC (all records on this interface
Enabling/disabling the register
I can do it. However, the status register 218
can be read by the MBD at any time. Micro engine sequencer shown on the left side of Figure 18
For details about sensor 230, refer to Fig. 19.
This will be explained later. Some of them have already been explained on the right.
This shows the element. For example, as mentioned above in connection with FIG.
digital phase lock loop 222 and the eleventh
This is the two-phase encoder 224 shown in the figure. 18th
Also shown in the diagram is a drop transceiver 72 and
Flat cable 22 connecting to data highway
Optoisolator used for connection with 6 and
Showed the driver. The internal mechanism of MBC is the job of transmitting and receiving data.
applied to. This includes 256 words but 2
Parallel data processing one word at a time from 04
Take out the page and send it sequentially using the flat cable 226.
There must be. MBC can be input in series at the same time.
Detect and receive message frames and extract data
And I have to memorize this in Batsuhua 204.
stomach. Therefore, MBC is a single-chip HDLC processor.
The protocol communication controller 228 is used. Already
As mentioned in this controller, sign
Chitx or Motorola controller
(Part number 2652) can be adopted. this
One of the main purposes of the chip is byte synchronization.
Ru. The chip detects special transitions in the received data stream.
The above can be achieved by recognizing the lag character.
Perform byte synchronization. HDLC also
Each device performs a “modem” function. i.e. byte width
Transform the data into bit-serial NRZ format data
This NRZ format data is then processed by the circuit shown in Figure 11.
The data is then transformed into output two-phase data. Iriki Nisho Day
data is converted to NRZ data by the circuit shown in Figure 12.
Then, byte is processed by HDL Tsuchip 228.
Converted to width data. All of this chip and its associated data registers
All are the “micro engine” shown in Figure 19 or
is controlled by the microsequencer 230.
Ru. Micro engine has 36 timing/controls
Control signals, test 16 status input lines,
and 8 stays, also called micro interrupts.
Enable priority interrupt structure for task request flags
make it possible. Figure 19 is a 24-bit microword
Details of the microengine are shown, including details of the microengine. The micro engine in Figure 19 is an MBD machine.
Exactly the same
It works on time. Adopted battle memo
In view of the re-access method, this
It is important for measurement. MBD is also microengineered
The buffer 204 is also accessed randomly.
However, the microengine then has two consecutive
access (2 reads or 2 writes)
Let's do it. Also, MBD is a combination of two or more consecutive crosses.
logically prohibited from doing so.
Ru. If concurrent access occurs, MBD is high
given priority. This ensures that if MBD
simultaneously (asynchronously) activates the buffer 204.
If the processor is accessed, two micro-engines
At least one of the accesses is valid. The microengine operates on seven bases, one at a time.
Perform the main sequence operation. That is, 1. Start of transmission 2. Setting of message start flag 3. Transmission buffer empty service 4. Transmission buffer full service 5. Check reception status 6. Termination of transmission service 7. Reset sequence The first six sequences are all micro-enabled.
When a specific micro-interrupt acts on the
will be activated. When the routine (sequence) is finished
Microengine “checks” pending vectors
do. If a pending vector exists, the micro
The engine is in service routine (furmware).
vector directly to the correct address (at
jump over If there are no micro interrupts,
Enter a “play” state. During this idle state, the next
A continuous check for micro interrupts is performed.
It will be done. One of the main components of the micro engine (Figure 19)
2911 micro program sequencer 230
It is. This is also an advanced micro device.
It is a part made by Ishizu. 2911 230 is micro
Microwave included in program ROM232
Address controller that operates in sequence according to instructions
It's a troller. Cascade control of two 2911s
to form an 8-bit address. The 2911 sequencer uses the following to obtain the output address.
You can choose from one of four sources:
Ru. 1 1 set of external direct inputs 231(D) 2 Stored in internal register (not shown)
External data from D input 3 4 word deep push/pop stack
234 4 Processed by microprocessor 235
The output of the preceding instruction 2911 is stored in the microprogram ROM 232.
supply the address of The output of ROM232 is the current microinstruction word.
Pipeline register 23 holding each part of
6-238. The following table shows the microphone
shows the definition of the program word field.
vinegar.

【表】 第19図の残り部分は当業者に自明であろう。 C 共用メモリ(MBS) データ・ハイウエイ・コントローラ(DHC)
の第3の主要成分はデータ・ハイウエイ共用メモ
リ(MBS)カードである。このカードは機能プ
ロセツサをハイウエイ・プロセツサMBDとイン
ターフエースさせる。データ・ハイウエイ・コン
トローラDHCの入/出力バツフアであり、機能
プロセツサのための拡張メモリを提供する。共用
メモリ・カードはデユアル・ポート装置構成
RAMで32K〜128Kを有し、更に追加の12Kを機
能プロセツサ・メモリとして利用できる。デユア
ル・ポード構成であるからDHC及び機能プロセ
ツサが共用メモリに同時にアクセスしても干渉を
伴うことはない。共用メモリはその機能プロセツ
サが関知するデータ・ハイウエイ・コントローラ
の唯一つの部分である。即ち、機能プロセツサが
データの拠りどころとする別のカードにほかなら
ない。MBCだけがマルチバスと接続するにもか
かわらず、マルチバス・カード・ケージ90(第
6図)において、MBC、MBD、及びMBSはそ
れぞれ1つのスロツトを消費する。即ち、デー
タ・ハイウエイ共用メモリはマルチバスと接続し
ている機能プロセツサと、MBC、MBS及び
MBCが接続しているDHCバスとの間の接続を行
う。 共用メモリはいくつかの重要な機能を有する。
主な機能として、機能プロセツサがハイウエイに
出力すべきデータの記憶場所を提供する。このデ
ータはハイウエイ・プロセツサによつて読出さ
れ、通信カードを介してデータ・ハイウエイに送
信される。同様に、共用メモリは必要に応じて機
能プロセツサが使用するためハイウエイ・プロセ
ツサによつてハイウエイから取出されたデータを
記憶する。従つて、機能プロセツサは通信のメカ
ニツクに注意を払う必要はなく、必要に応じて共
用メモリからデータを読出すか、またはこれを共
用メモリに入力するだけでよい。他方、ハイウエ
イ・プロセツサの仕事は機能プロセツサのニーズ
と命令を翻訳し、データ・ハイウエイを介してこ
れを実行することにある。MBSカードは拡張マ
ルチバス線上に構成されている。RAMメモリ・
アレイは同じプリント回路盤上の16Kまたは64K
ダイナミツクRAMメモリを利用する。MBSのデ
ユアル・ポート部分を32Kバイトから128バイト
に拡張するには同一回路盤に必要なダイナミツク
RAMメモリを追加すればよく、別設のシング
ル・ポートRAMの128Kは機能プロセツサ用とし
て使用することができる。 MBS受信メモリは両インターフエース・ポー
トからリクエストし、適当なインターフエース・
ポートと交信する。メモリ・リクエストがMBD
及び機能プロセツサから同時に受信される場合、
MBDが機能プロセツサに優先する。もしMBD
がメモリと交信中であり、機能プロセツサがメモ
リをアクセスしようとしている場合メモリ・ロジ
ツクの一部がMBDの“ホールド・メモリ”フラ
グをテストし、MBDが完結するまで機能プロセ
ツサの始動をロツクする。ただし、バス使用中信
号が作用中ならこのロツクは起こらない。 第20図はデユアル・ポート共用メモリのブロ
ツク・ダイヤグラムである。データ及びアドレス
を共に含むDHCバスは図面左側のMBDポート2
40において供給され、機能プロセツサ・ポート
250を含むマルチバスのアドレス及びデータ線
は図面右側に示した。アドレスは一般に図面上部
に示す素子によつて処理され、データの流れは図
面下部を通過する。従つて、MBDポート240
から受信されたアドレスはラツチ242にラツチ
されてRAM244をアクセスするのに使用さ
れ、入データはラツチ246にラツチされた後
RAM244に転送される。他方、MBDポート
240を外方に通過するデータはラツチ248に
よつてラツチされる。同様に、機能プロセツサ・
ポート250から受信されるアドレスは受信機2
52に受信され、MBD機能/リフレツシユ・ア
ドレス・コントロール254を介してRAM24
4に対するアドレスとなるのに対して、FPポー
ト250から受信されたデータは機能データ受信
機256にラツチされた後、RAMに供給され
る。機能プロセツサ・ポート250へのデータ出
力はバイト出力コントロール258を介して、マ
ルチバス線を駆動するための機能データ・ドライ
バ260に進む。MBDポート240の制御は
MBS命令バスを介して伝送される下記の命令に
よつて行なわれる。 1 アドレスを増分し、読取れ 2 アドレスを増分し、書込め 3 現時アドレスで読取れ 4 現時アドレスで書込め 5 アドレスを増分し、ワードの下位半分にバイ
トを書込め 6 現時アドレスでワードの上位半分にバイトを
書込め 7 アドレスを増分し、読取り、ロツクを解け 8 アドレスを増分し、書込み、ロツクを解け 9 現時アドレスで読取り、ロツクを解け 10 現時アドレスで書込み、ロツクを解け 11 アドレスを増分し、読取り、ロツクせよ 12 アドレスを増分し、書込み、ロツクせよ 13 現時アドレスで読取り、ロツクせよ 14 現時アドレスで書込み、ロツクせよ 2つのバイト書込み命令5及び6を除きすべて
のアクセスがワード・アクセスである。使用アド
レスはMBDによつてロードされるMBSアドレ
ス・ラツチ22に含まれている。読取り命令後の
第2サイクルにおいて、MBDはDHCバスへ読出
されたデータをイネーブルする命令を出力するこ
とができる。 アドレス・ラツチ242はDHCアドレス及び
データ・バスを介してMBDからアドレス信号を
受信し、MBSがMBD宛であればこのアドレスを
ラツチする。アドレス・ラツチ242は読取りに
も書込みにも利用される。メモリの書込み動作に
はMBDからのデータ情報がDHCアドレス及びデ
ータ・バスを介して受信され、MBSがMBD宛で
あればラツチ246にラツチされる。 メモリの読取り動作に際しては、MBSがDHC
をアドレス及びデータのソースとする場合、
MBSデータ・アウト・ラツチ248を介してデ
ータがDHCアドレス及びデータ・バスに伝送さ
れる。 FPポート250はマルチバスを介して機能プ
ロセツサとインターフエースする。マルチバル・
アドレス線はバツフア252を利用して受信され
る。 公知のように、マルチバス・データ線は受信及
び送信に際して受信機252及びドライブ260
によつてそれぞれバツフアされる。 マルチバスからは下記信号が受信される。 1 メモリ書込み命令 2 メモリ読取り命令 3 バス使用中 4 バイト・ハイ・イネーブル 5 アドレス・ビツト0 転送確認はこのバスで機能プロセツサに送信さ
れる信号である。 MBSの2つのポートは各種の3ステイタス・
ロジツク・レシーバのイネーブルを利用して多重
化される。マルチバスがメモリ・バスを制御する
場合マルチバスのインターフエース論理回路が内
部RAMメモリと交信することができる。MBD
がこのメモリ・バスを制御する場合にはメモリ・
ボードのMBD論理回路が内部RAMメモリと交
信することができる。 8 データ・ハイウエイ・プロセツサの動作 第21図はデータ・ハイウエイ・プロセツサ
(MBD)の動作を略示するフローチヤートであ
る。第22,23及び24図にそれぞれ詳細に図
示するブロツク337,337A及びび338か
ら成る。フローチヤートの論理起点はMBDが3
30において2つの通信カードMBC721の1
つから“適正メツセージ割込み”を受信する時点
である。この信号は280〜283に示すように
MBCの72によつて形成される。280及び2
82において開始及び終了フラグ(第7c図)が
検知されると、283において公知の態様で
CRCチエツクが行なわれる。MBDが330にお
いて最初にGOOD MSGを指示するMBC72か
らメツセージを取出す。従つて両ハイウエイ及び
両MBCは常時オン・ライン状態にあり、いずれ
か一方を第1または第2と指定したりする複雑な
切換えを行なう必要のない冗長性が与えられる。 特に、本発明ではデータ・ハイウエイである2
本のケーブルの物理的位置を変えることができる
から、例えば局部的なノイズ発生源があつても、
その影響を受けるのは1本のケーブルだけであ
る。 330において適正メツセージ割込みが受信さ
れれば最終メツセージが受信されたことを意味す
るから、ドロツプはアドレス・フイールドを増分
し、かつ回復ハンド・オフ・メツセージを送信す
る必要がない。次いでドロツプは送信されたばか
りのメツセージがみずからのメツセージであるか
どうかを331においてチエツクする。もしみず
からのメツセージでなければ332において、最
後に受信されたメツセージがこのドロツプに対す
るハンド・オフであつたのかどうかをチエツクす
る。即ち、自ドロツプのトークンが最終受信メツ
セージのAフイールドにあるかどうかをチエツク
する。もしなければ、データ・ハイウエイ・プロ
セツサが342において、前記330において
“適正メツセージ割込み”を検知した時の動作状
態に戻る。 トークンが認識された状態で、333において
DHCによつて行なわれる最初の動作はCフイー
ルドのMビツトを検査することによりTDMモー
ド送信が行なわれるののかデモクラチツク・モー
ド送信が行なわれるのかを認識することである。
いずれの場合にも次のAフイールド334におい
て始めて形成される。即ち、ハス割当て表に対す
る指標であるAフイールドは送信シーケンスにお
ける次のドロツプの正しいトークンを提供するよ
うに増分される。ここでもしTDMモードに移行
すると、後述する出力バツフアにおいて組立られ
る次のTDMメツセージが335から供給され
る。もしバツフア内にメツセージがなければ空の
ハンド・オフ、即ち、トークンと開始及び終了バ
イトを含むだけのメツセージが336において送
信される。 TDMモードにおける次の段階は次のTDMメ
ツセージの作成である。これについては第22図
を参照して詳しく後述する。次いですでに受信さ
れたデータが338において処理されるが、これ
については第24図を参照して説明する。最後
に、出力バツフアがすべてロードされ、受信デー
タがすべて処理された状態で、339において準
備操作を行なうことができる。この操作にはシス
テム・クロツク信号の維持、タイムキーパ間にな
んらかのコンフリクトが存在する場合のバス割当
て表に関する決裁などの操作が含まれる。340
に示すように、プロセツサはブロツク337に戻
つて次のTDMメツセージを作成する。なぜな
ら、TDMメツセージは機能プロセツサが次の
TDMメツセージにおいてリポートすべきデータ
になんらかの変化があることを通告するごとに更
新されるからである。これに対し、次のデモクラ
チツク・メツセージはこのような更新を必要とし
ない。 送信すべきメツセージがデモクラチツク・モー
ドの場合にもほぼ同様のプロセスが展開する。即
ち、Aフイールドが334において更新され、メ
ツセージが335Aにおいて供給され、バツフア
336にメツセージが存在しなければ空のハン
ド・オフとなり、また、次のメツセージが337
Aにおいて作成される。 適正メツセージ割込みがドロツプ自身のメツセ
ージと関連することが331において確認された
場合には341においてドロツプがタイマを110
マイクロセコンドにセツトしてバス上に後続の活
動が現われるかどうかを確認する。もし現れれ
ば、次のドロツプが正しくトークンを受信したと
考えることができる。もし現われなければ、ドロ
ツプは再びAフイールドを増分することで次のド
ロツプへのトークンを増分し、341Aにおいて
回復ハンド・オフ・メツセージを送信する。この
動作は指標がバス割当て表を一巡して、送信中の
ドロツプがおそらくエラー発生器であることを指
示するまで反復することができる。この場合、問
題のドロツプはオフ・ラインすることができる。 もしタイマ活動が正しく検知されれば、ドロツ
プは例えば342における割込み状態から再びそ
れ以前の状態に戻る。 すでに述べたように、本発明システムの一部は
冗長方式で実施することができる。典型的な形と
して、冗長データ・ハイウエイ同軸ケーブル、冗
長通信インターフエース及びトランシーバを設
け、いずれもデータハイウエイ・プロセツサがア
クセスできるようにデータ・ハイウエイ・コント
ローラ・バスにフイードする。通信インターフエ
ース(MBC)は上述のように受信される各メツ
セージのCRCフイールドをチエツクし、メツセ
ージが正しくデコードされておればこれを取除
く。通信インターフエースはこうして上述の“適
正メツセージ割込み”を形成する。従つて、最初
に適正メツセージ割込みを提供するトランシーバ
がデータ・ハイウエイ・プロセツサによつてアク
セスされるから、これは有用な特徴部分である。
両方のトランシーバは常時オン・ライン状態にあ
り、両方のデータ・ハイウエイは従来技術におい
て多く見られるように一方を主ハイウエイ、他方
を副ハイウエイ、または一方を一次ハイウエイ、
他方を二次ハイウエイと指定するのではなく、交
換自在に使用される。従つて、双方が連続的に使
用され、同期上の問題、メツセージ消失などの原
因となる一方から他方への明確な切換えを伴わず
に利用できる。一方の同軸ハイウエイにおけるラ
ンダム・エラーは他方の同軸ハイウエイにおける
ランダム・エラーと同時に発生しないのが普通で
あるから、この方式はシステムのビツト誤り率を
も高める。 A TDMモード・メツセージの形成 すでに述べたように、第22図は次のTDMメ
ツセージの形成を示す。先ず343における、1/
10秒インターバルに送信したいポイントを指示す
るローデイング・パラメータを考察する。いくつ
かのポイントは共用メモリのデータ定義表
(DDT)の1/10秒起点部分から転送され(第29
図)、同様に344において、“1秒データ”即
ち、毎秒送信されるデータは通信バツフアに対す
るDDTの1秒起点部分から転送される。従つて、
例えば上述した記号の検知と同時に出力バツフア
から転送される任意のメツセージはフイードバツ
ク・ループに使用されるプロセス制御変数値のよ
うな1/10秒インターバルで転送されるデータと、
急速には変化しないかまたはCRT図形更新だけ
に必要な値などのように1秒インターバルで送信
される通常は比較的少数の可変値とを含む。 B デモクラチツク・モード・メツセージの形成 第23図は次のデモクラチツク・モード・メツ
セージの形成プロセスを示す。ワン・シヨツト・
メツセージが要求されているのか、リクエスト/
変更または通常メツセージが送信されているのか
を確認するため、345において、DDTフラツ
グ・フイールドの0ビツトがチエツクされる。こ
のビツトがセツトされておれば、346において
ワン・シヨツト・メツセージが送信されるはずで
あり、必要なワン・シヨツト・データが347に
おいて共用メモリからMBC出力バツフアに送信
されるだけである。348においてこのバツフア
がフル状態なら、処理は停止する。フル状態でな
ければ、349に示すようにいくつかのメツセー
ジを送信しなければならない場合、起点フラグ・
ブロツク345が再びアクセスされる。もしフラ
グ・フイールド0ビツトがセツトされていなけれ
ば、Rビツト350を求めてDDT中の受信ポイ
ントが操作される。セツトされているならば、リ
クエスト/変更メツセージが351において送信
されることを意味し、リクエストを送信したドロ
ツプによつて要求されているデータが352にお
いて出力バツフアに送信される。もしバツフアが
フル状態なら、353にいて処理が停止し、フル
状態でなければ再びブロツク345がアクセスさ
れる。 最後に、もしRビツトが350においてセツト
されていなければ、通常メツセージが要求された
ことになる。機能プロセツサが354において送
信すべき通常メツセージを出力FIFOに送つた場
合、プロセツサはこの出力FIFOをチエツクする。
この場合、メツセージは355において出力バツ
フアに転送される。ここでも、バツフアがフル状
態なら処理は停止し、フル状態でなければブロツ
ク345が再びアクセスされる。 C 受信メツセージの処理 MBD動作の優先順位としては、先ずTDMメ
ツセージが残らず作成されていることを確かめ、
次いでデモクラチツク・メツセージが残らず作成
されていることを確かめ、最後に受信メツセージ
をすべて処理する。従つてデータ・ハイウエイの
動作が受信メツセージの復号などのために中断さ
れることはあり得ない。このことも本発明の分布
形処理システムの利点である。システム全体の動
作を中断する必要はなく、ハイウエイはドロツプ
にいかなるエラーが発生しても、これに関係なく
動作を持続する。 以下、第24図を参照して本発明システムによ
る受信ワードの復号方法を説明する。 300において最初に行なわれる動作はワード
の制御フイールドまたはCフイールドの検査であ
る。301においてMビツトがセツトされている
なら、時分割多重化モードにあることを意味す
る。次にプロセツサが302においてデータ認識
アレイ(DRA)中からシステム識別子(SID)
を探索する。もし識別子が存在すれば、メツセー
ジの内容がこの特定ドロツプにとつて関心があ
る、即ちこの情報を特定ドロツプの機能プロセツ
サがその局部制御動作を行うにあたり必要とする
ことを意味する。もしSIDが見つからなければ、
例えば303においてアラーム・チエツクをアク
セスすることができる。これについては後述する
(第28図)。もしSIDがDRA中に存在すれば、
304におけるDDT表の探索によつてデータの
正しい位置が確認される。次いで305において
データがMBSの該当場所に記憶され、作動中の
タイマが306においてリセツトされる。このタ
イマは特定データ・ポイントの更新間の時間を測
定するのに利用され、また、(ステイタス・ワー
ド中のビツトを介して)機能プロセツサに、特定
値がすでに無効であることを知らせる。次に30
7においてステイタス・ワードの変化を送ること
によつて行なわれる。 309においてメツセージの次の要素にアクセ
スする。データ・ワードがアナログかデジタルか
を確認するためSIDのビツト15を検査する。もし
デジタルなら、第8b図に関連してすでに述べた
ように、ステイタス・ワードだけが関連性を持
ち、もしアナログなら、2ワードであるアナログ
値(第8c図)と同様にステイタス・ワードも関
連性を持つ。従つて、次のSIDを探索する前にス
キツプすべきバイト数を求めるのにSIDのビツト
15を利用する。 “1揃い”かどうかを確認するため各SIDをチ
エツクすることにより、310において各送信の
最終SIDが検知される。プロセツサに最終SIDが
存在したことを確認する手段を与えるため、
CRCチエツク後にMBCによりこのワードが挿入
される。 Mビツトがセツトされていなければ300,3
11においてデモクラチツク・モードが処理され
る。ここでもデータ・ワードがローカル・プロセ
ツサに関係があるかどうかを確認するため312
において、DRA中にSIDが探索される。いかな
る種類のデモクラチツク・メツセージが受信され
たかを確認するため、313においてSIDの次の
2つの上位ビツトが検査される。ビツト15が1な
ら、これは314においてワン・シヨツト・メツ
セージであることを意味し、ワン・シヨツトの
AAフイールド(第8図)中のデータが315に
おけるDDTに対する探索によつて決定される
MBS中の場所に記憶される。次いで316にお
いて次の記述事項が処理される。 ビツト15が0なら、デモクラチツク・モード・
メツセージが起点317に対する通常メツセージ
またはリクエスト/変更メツセージであることを
意味する。318においてプロセツサがDDTを
探索することにより、メツセージ中に指定されて
いる起点であるかどうかを確認する。もしそうで
なければ、メツセージは全く関連性を持たず、次
の記述事項が319において処理される。もし該
当の起点ならば、ビツト14をチエツクすることに
より、メツセージがリクエスト/変更メツセージ
か通常メツセージかを320において確認する。
もしビツト14がセツトされておれば、メツセージ
が通常メツセージであり、321〜322におい
て入力FIFOに送られる。ビツト14がセツトされ
ていなければ、メツセージは323においてリク
エスト/変更メツセージまたはワン・シヨツト・
メツセージである。ワード・カウントが0なら、
リクエストは324におけるワン・シヨツトに対
するリクエストであり、フラグDDTフイールド
中のワン・シヨツト・ビツト0が325において
セツトされる。カツコ326内に記述したよう
に、フラグ・フイールドDDT中に0を検知する
と、MBDは第23図に関連して述べたように送
信のためメツセージを作成する。 ワード・カウントが0でなければ、327に示
すようにメツセージがリクエスト/変更メツセー
ジであることを意味する。次に変更すべきデータ
の位置を求めるため変位フイールドが利用され、
ADフイールド・データが328において新しい
データを示す。329において次の要素が処理さ
れる。 9 クロツク制御−詳論 分布形データ処理システムにおいては、あとで
重要であると判明する事象を歴史的に分析できる
ようにシステムをクロツク制御する手段を設ける
必要がある。即ち、回路遮断器が引はずし状態に
あると仮定する。この引はずしの原因を確定する
ため、回路遮断器の引はずしに至る事象を再構成
しなければならない。従つて、種々の事象間に正
確な相関性を確立するため各ドロツプにおけるデ
ータを同期させる必要があるこことはいうまでも
ない。例えば、各ドロツプに簡単な水晶発振器を
使用すると、温度変化などを伴なう経時変化によ
つて個々のクロツクに異なる影響が現われる。そ
こで本発明の1つの特徴として、各100ミリセコ
ンドのタイム・フレームの終りに全システム中の
各ドロツプのクロツクを同期させる。それぞれの
ローカル・ドロツプがマスター・クロツク信号を
コピーし、各ドロツプの内部クロツクを調整する
ことによつてその値を反映させる。こうしてシス
テムは反復的に同期される。 第25図はこの同期の態様を示す。デモクラチ
ツク・モードの終りに近い時点で、このモードで
送信すべき最終メツセージが検知される。この検
知は各ドロツプに設置された100ミリセコンド内
部タイマーの時間切れによつて行なわれる。(内
部タイマーは最悪の場合でも各100ミリセコンド
周期内の正確な時間に対する狂いが250マイクロ
セコンドである程度の精度を持つ)。最終メツセ
ージが送信される場合、制御フイールドの“U”
ビツトが316のおいてセツトされ、362にお
いてメツセージが送信される。 ドロツプ363においてUビツトを検知する
と、ドロツプは時分割多重モードが始まろうとし
ていることを検知し、364において各ドロツプ
が内部クロツクの“スナツプシヨツト”を撮る。
即ち、このために各ドロツプは内部クロツクの現
時値をレジスタに記憶させる。タイムキーパは
TDMモードで送信する最初の3つのドロツプで
あり、みずからのクロツク値、即ち、スナツプシ
ヨツトの結果を365において送信する。この値
は各タイムキーパによつて送信されるメツセー
ジ・フレームの制御フイールドの後に挿入され
る。タイムキーパ・ドロツプはそれぞれに割当て
られた局部的な処理機能を実施する際に送信する
“普通”データのほかに、制御ワード中に現われ
るSビツトをタイムキーパA,B及びCに対して
それぞれ01、10及び11にセツトすることによりス
ナツプシヨツトを送信しようとしていることを指
示する。タイムキーパを含むすべてのドロツプが
366において隣接の2つのタイムキーパのスナ
ツプシヨツト値を平均し、それぞれの内部クロツ
クを367において調整してこの平均値に一致さ
せる。368にいおいて、TDMモードが継続さ
れる。即ち、タイムキーパに続く次のドロツプが
そのデータを送信する。 好ましい実施例では、内部クロツクが精度を高
めるため1ミリセコンド及び125マイクロセコン
ドのクロツクを含む。 10 バスの割当て 当然のことながら、必ずしも各ドロツプの1/10
秒ごとに送信すべきデータ量が同じであるとは限
らない。データによつては他のデータよりも頻繁
に送信しなければならないことも明白であり、急
速に変化し、フイードバツク・ループで利用され
るプロセス変数値に関するデータなどがその一例
であり、当然頻繁に送信する必要がある。頻繁に
は変化しないその他のデータはそれほど頻繁に送
信しなくてもよい。本発明の好ましい実施例で
は、あるデータは1秒間隔で送信され、他のデー
タは1/10秒間隔で送信される。また、各ドロツプ
にはTDMモードにおけるデータ送信のための複
数タイム・スロツトを設けることができる。即
ち、多くの場合、100ミリセコンドに1回移行の
頻度でドロツプがデータ・ハイウエイにアクセス
し、そのつど異なるデータを送信するシーケンス
を決定するバス割当表に所与のドロツプを見出す
ことができる。 第26a及び26b図はこれを示す。第26b
図はデモクラチツク・モードでもTDMモードで
もほとんど同じであるバス割当表の1つを示す。
いずれのモードでも、簡単なポインタ、即ち、各
ワードのAフイールドがバス割当表中のスロツト
を指すから、割当表中のこのスロツトに位置する
ドロツプはすべて次に送信するドロツプである。
図から明らかなように、いくつかのドロツプが複
数回にわたて現われる。従つて、これらのドロツ
プは各100ミリセコンド周期内の異なる時点に異
なるデータを送信するドロツプである。 第26a図は単一ドロツプにより逐次的に送信
されるデータの一例を示す。例えば最初の100ミ
リセコンドのタイム・フレームの第1スロツトに
おいて、データ項目A,B,C及びDが送信さ
れ、同じ100ミリセコンド・タイム・フレームの
TDM部分のスロツトにおいて項目X、Y、Z及
びWが送信される。次の100ミリセコンド・イン
ターバルに項目A,B,Cが第1スロツトにおい
て繰返され、X,Yが第2スロツトにおいて繰返
される。ただし項目Eが項目Dに代わり、この両
項目U及びVがZ及びWに代わる。第3スロツト
において、FがEに代わり、P及びQがU及びV
に代わる。このような送信が10回行なわれ、1秒
が経過すると、第1インターバルにおいて送信さ
れた値、即ち、A、B、C、D及びこれに続く
X、Y、Z、Wが繰返される。 従つて、第26b図のバス割当表はきわめて重
要な情報部分である。どちらの表も各ドロツプに
よつて記憶され、タイムキーパによつて絶えず更
新される。各ドロツプは2つのバス割当表の1/8
をデモクラチツク・モード・メツセージの1つに
おいて毎秒送信する。従つて、各ドロツプのメモ
リにおいて8秒ごとにバス割当表が全面的に更新
される。受信されたバス割当表に異議があればド
ロツプがこれについて“投票”する。即ち、通常
はタイムキーパの2つが同意し、第3のタイムキ
ーパが無視される。 デモクラチツク・モードにおいては100ミリセ
コンド周期の残り部分が埋まるまでバス割当表が
繰返し循環されるが、時分割多重モードはバス割
当表が一巡されたところで終了する。 11 制御フイールド 各メツセージ・フレームの制御フイールドの利
用についてはすでにいくつもの箇所で言及した。
以下のこの問題を1つの特定場所に関して検討す
る。 第27図は、1つの100ミリセコンド周期にお
ける制御フイールド・ビツトの変化例を示す。時
分割多重化モードを図の左半分に、デモクラチツ
ク・モードを右半分に示す。制御フイールドは時
分割モードの開始時にアドレス・フイールドの
“D”で始まる。これは最後に送信されるデモク
ラチツク・モード・メツセージのバス割当表にお
ける位置に対するポインタである。この時、制御
フイールドはX1100001となる。TDMモードがす
でに始まつているから第2の即ち、Mビツトがセ
ツトされる。第3の、即ち、Tビツトは次のメツ
セージのモードを指示する。次のメツセージ群は
すべてTDMであるから、このビツトはセツトさ
れたままである。Sビツトは01である。これは第
1TDMメツセージであるから、タイムキーパA
がそのスナツプシヨツトを送信する番である。次
の2つのメツセージにおいて、タイムキーパB及
びCが送信すると、Sビツトは10に、更に11にな
る。 各送信ごとにアドレス・フイールドが増分さ
れ、値“TDM”に達するまでポインタがバス割
当表に従つて移行する。なお、前記値“TDM”
はバス割当表中の最高番号ドロツプに対応するポ
インタの値である。この値に達すると次のメツセ
ージはデモクラチツクモードあるから、Tビツト
はセツトを解かれる。ここで値Dはアドレス・フ
イールドとなるから、デモクラチツク・メツセー
ジは終了位置をピツクアツプすることができ、デ
モクラチツク・モードが始まる。図の右半分から
明らかなように、メツセージのモードはもやや
TDMではないからMフイールドは0となる。再
び送信が継続し、アドレス・フイールドを増分す
ることでバス割当表に従つて進行する。図から明
らかなように、T及びUビツトは図示の例の場合
アドレス・フイールド2を有する最終デモクラチ
ツク・フレームの制御バイトにおいてセツトされ
る。 制御フイールド中の他のビツトを簡単に説明す
ると次の通りである。Pは組合わされたA及びC
フイールドのパリテイを示すパリテイ・ビツトで
ある。その値をXとして図示したが、ここではア
ドレス及び制御フイールドは限定されない。即
ち、“D”“TDM”または“N”が現われる。H
ビツトはデータ・ハイウエイ・コントローラによ
つてセツトされ、この特定メツセージが先行のハ
ンド・オフが回答を得られないための回復ハン
ド・オフであることを指示する。即ち、各デー
タ・ハイウエイ・コントローラはみずからのメツ
セージ送信に続くメツセージを探索し、検知しな
ければアドレス・フイールドを増分してそのメツ
セージを再送信し、この再送信がHビツトをセツ
トすることによつてなされることを指示する。こ
のことはタイムキーパに関連して上述したが、タ
イムキーパもまた、ハイウエイが長時間にわたつ
て非作動状態のままである場合、第1タイムキー
パによる送信と共にバスをバス割当中の所定ポイ
ントから、多くの場合TDMモードの開始点で再
始動する。Rビツトのセツトは上述のような異常
に長い非作動状態を検知し、このメツセージでバ
スを再始動するタイムキーパであることを示す。 12 アラーム・ハンドリング 既に述べたように、本発明ではあるデータは反
復送信されるが他のデータはワンシヨツト・リク
エストなどによるリクエストに基づいて送信され
る。また、データに関して他のドロツプの注意を
喚起することが望ましい場合もある。例えば、
人/機械インターフエースとして構成されたドロ
ツプの場合がそれである。その典型的な例がビデ
オ表示データ端末装置であり、制御下にあるプロ
セス中の測定場所と共に種々の変数値を表示する
のに使用することができる。通常はオペレータが
モニタすべき特定のプロセス部分を選択すると、
局部ソフトウエアが対応のデータ認識アレイを作
成し、以後DHCはシステムIDをデータ認識アレ
イの記憶値と比較することによつて認識されるポ
イントだけをハイウエイから選択する。ただし、
オペレータには例えばプロセス中のどこかでアラ
ーム限界を越えたとの指示をも提供しなければな
らない。そこで各メツセージはアラーム限界を越
えたかどうかをも指示するステイタス・フイール
ドをも含む[中央メモリに直接アクセスするホス
トコンピユータの周辺装置としてオペレータ端末
装置を構成した代表的な公知システムと比較され
たい。分布形プロセツサ制御システムにホストコ
ンピユータを避けるべき理由がたくさんあるにも
かかわらずデータ・ベース全体へのアクセスが容
易である。本発明によると、かかるアクセスは混
合モード通信フオーマツトにより与えられる。]。
上記ステイタス・メツセージはそのSIDがDRA
中にあるかどうかとは無関係に、各ドロツプによ
つて検査され、オペレータが常時アラーム状態を
知ることができるように適当な処置がとられる。 第28図はアラーム処理段階を示す。370に
おいて、データ・ハイウエイのメツセージからシ
ステムID SIDが検索される。SIDが発見された
ら、メツセージのステイタス・ワードが374に
おいて、記憶されているステイタス・マスクとの
AND演算することで先行ステイタス・ワードと
比較される。なおこのステイタス・ワードは問題
のデータ・ポイントに関してあらかじめ受信され
たものである。378においてなんらかの変化が
認めらる場合、380における機能プロセツサに
よるアクセスのためシステムIDがMBDの新しい
状態変化FIFOに組込まれる。変化がなければ、
上述のような通常のメツセージ処理が行なわれた
後、381において次のシステムIDがアクセス
されるだけである。もしシステムIDがDRA中に
存在せず、かつステイタス・ワードのビツト7が
セツトされていて、382において、1つのポイ
ントがアラーム状態にあることが指示されると、
384においてシステムIDがアラームFIFOにコ
ピーされ、これが機能プロセツサによつて定期的
にチエツクされる。さもなければ次のSIDがアク
セスされるだけである。1つのポイントがアラー
ム状態にあることが判明すると、機能プロセツサ
が次のような一連の動作を行なうのが普通であ
る。先ずアラームFIFOをアクセスし、起点ドロ
ツプによるアクセスが行なわれるように386に
おいてハイウエイに対してワン・シヨツト・リク
エストを送信すると、起点ドロツプがアラーム状
態のポイントまたはシステム要素に関するすべて
の追加情報を388において送信し、ドロツプは
390において前記ポイントに関するあらゆる属
性を供給される。この属性はオペレータ端末装置
のモニター・スクリーンに表示され、どのポイン
トがアラーム状態にあるかを指示する。現実値及
びこれと比較される限界のほかに、例えば前記ポ
イントの英語表示識別子も表示できる。いつくか
のドロツプがワン・シヨツト・メツセージを送信
するかに関係なく、すべてのドロツプがエラー状
態のポイントに関するあらゆる情報を同時に提供
される。このことは個々のメツセージを別々に確
認し、これに応答しなければならないシステムと
は対照的である。 13 共用メモリの構成 第29図は本発明の共用メモリ・システム39
1の構造を示す。構成の目的は例えば入データ・
レコード392を、機能プロセツサが利用すべき
データ部分を含んでいるかどうか確認するため容
易に検査できる手段を提供することにある。次い
でメツセージをその構成部分に分断して正確な意
味を確定すればよい。例えば各メツセージ392
の一部としてシステムIDを設け、データ認識ア
レイ(DRA)394をアクセスするのにこれを
利用する。もし非ゼロ欄があれば、連携の機能プ
ロセツサがこのデータ部分に関与することを意味
する。次いでDRA394に配置された値“ロー
カルID”を利用して、フラグ及びデータ・フイ
ールド・サイズ情報を含むデータ定義表(DDT)
396をを索引する。データ定義表396にはデ
ータ・レコード398自体が記憶されている共用
メモリ中の場所を指示するポイントも記憶されて
いる。レコード398は各ポイントのステイタス
ID、その他、限界値、英語記述のほか、関連属
性などを含む。アラーム状態のポイントのシステ
ムIDは別にアラーム・バツフア399に記憶さ
せることができる。 結 論 以上数々の新規技術を採用する分布形プロセス
制御システムを説明した。新規技術には混合モー
ドデータ送信方式の採用が含まれ、この方式では
各サイクルの一部を時分割多重動作に使用し、こ
の多重モードにおいては各データ取得または制御
ドロツプが接続線を介して反復データを送信する
機会を与えられ、各サイクルの残り部分、即ち、
“デモクラチツク”動作モードではその他の命令、
データ・リクエストなどを送信することができ
る。個々のデータ取得部が局部プロセツサにとつ
て重要なデータを選択してこのデータハイウエイ
に供給する第1プロセツサを含み、ハイウエイは
第2機能プロセツサまたは第3、第4などその他
の機能プロセツサと協働してその場所に必要なプ
ロセス制御入/出力などあらゆる機能を実行す
る。この2つは上述のように多大の利点を有する
デユアル・ポート共用メモリを介して互いにイン
ターフエースする。処理機能をこのように分布さ
せることによりシステム全体に全く透過性のデー
タ・ベースが与えられ、中央または上位コンピユ
ータを採用する公知システムに見られた必要条は
解消される。信頼性、モジユール方式、理解し易
くかつ使用し易いことなど多くの長所を持つが、
恐らく最も重要な長所は分布された処理機能の一
部が作動しなくてもシステムが動作できることで
あろう。 システムはデータ取得部として構成された3つ
のタイムキーパによつて同期され、クロツク制御
線などのような信号線を別設する必要はなく、
別々のデータ取得ポイントを蛇行状に接続する単
一の簡単な、かつ構成の容易な冗長同軸ケーブル
だけでよい。本発明システムにおけるデータ送信
に二相符号化法を利用すること、また、この二相
コードを位相ロツクループ回路によつて下位部分
に分割し、これらの下位部分を重み付けすること
により情報受信の正確さを記することも説明し
た。
TABLE The remainder of FIG. 19 will be obvious to those skilled in the art. C Shared Memory (MBS) Data Highway Controller (DHC)
The third major component of the is the data highway shared memory (MBS) card. This card interfaces the feature processor with the highway processor MBD. It is the input/output buffer for the data highway controller DHC and provides expanded memory for the functional processor. Shared memory card is a dual port device configuration
It has 32K to 128K of RAM, with an additional 12K available for functional processor memory. Due to the dual port configuration, the DHC and functional processor can access shared memory simultaneously without interference. Shared memory is the only part of the data highway controller that its functional processors are concerned with. In other words, it is nothing but another card on which the functional processor relies for data. In the multibus card cage 90 (FIG. 6), the MBC, MBD, and MBS each consume one slot, even though only the MBC connects to the multibus. In other words, the data highway shared memory is used by the functional processors connected to the multibus, MBC, MBS, and
Make a connection between the MBC and the DHC bus. Shared memory has several important functions.
Its main function is to provide a storage location for the data that the functional processor should output to the highway. This data is read by the highway processor and transmitted to the data highway via the communications card. Similarly, shared memory stores data retrieved from the highway by the highway processor for use by the functional processors as needed. Therefore, the functional processor does not have to pay attention to the mechanics of communication, but only reads data from or inputs data into the shared memory as needed. The highway processor's job, on the other hand, is to translate the needs and instructions of the functional processor and execute them over the data highway. MBS cards are configured on extended multibus lines. RAM memory・
Arrays can be 16K or 64K on the same printed circuit board
Use dynamic RAM memory. Dynamics required on the same circuit board to expand the dual port portion of MBS from 32K bytes to 128 bytes
Additional RAM memory is required, and 128K of separate single-port RAM can be used for the functional processor. MBS receive memory is requested from both interface ports and
Interact with the port. Memory request is MBD
and from the functional processor simultaneously,
MBD takes precedence over functional processor. If MBD
is communicating with memory, and when a functional processor attempts to access memory, part of the memory logic tests the MBD's "hold memory" flag and locks the functional processor from starting until the MBD is completed. However, this lock will not occur if the bus busy signal is active. FIG. 20 is a block diagram of a dual port shared memory. The DHC bus, which contains both data and addresses, is MBD port 2 on the left side of the drawing.
The address and data lines of the multibus provided at 40 and including the functional processor port 250 are shown on the right side of the drawing. Addresses are generally processed by the elements shown at the top of the drawing, and data flow passes through the bottom of the drawing. Therefore, MBD port 240
The address received from is latched into latch 242 and used to access RAM 244, and the incoming data is latched into latch 246 and then used to access RAM 244.
Transferred to RAM244. On the other hand, data passing outward through MBD port 240 is latched by latch 248. Similarly, the functional processor
The address received from port 250 is receiver 2
52 and is sent to the RAM 24 via the MBD function/refresh address control 254.
Data received from the FP port 250 is latched into the functional data receiver 256 and then provided to the RAM. Data output to functional processor port 250 goes via byte output control 258 to functional data driver 260 for driving multibus lines. Control of MBD port 240 is
This is done by the following commands transmitted via the MBS command bus. 1 Increment address and read 2 Increment address and write 3 Read at current address 4 Write at current address 5 Increment address and write byte to lower half of word 6 Upper half of word at current address Write byte in half 7 Increment address, read, break lock 8 Increment address, write, break lock 9 Read at current address, break lock 10 Write at current address, break lock 11 Increment address Read, lock12 Increment address, write, lock13 Read, lock at current address14 Write, lock at current address All accesses are word accesses except for the two write byte instructions 5 and 6. be. The address used is contained in the MBS address latch 22, which is loaded by the MBD. In the second cycle after the read command, the MBD can output a command to enable the data read onto the DHC bus. Address latch 242 receives address signals from the MBD via the DHC address and data bus and latches the address if the MBS is addressed to the MBD. Address latch 242 is used for both reading and writing. For memory write operations, data information from the MBD is received via the DHC address and data bus and latched into latch 246 if the MBS is addressed to the MBD. For memory read operations, MBS
as the address and data source,
Data is transferred to the DHC address and data bus through MBS data out latch 248. FP port 250 interfaces with the functional processor via a multibus. Multival
Address lines are received using buffer 252. As is well known, multibus data lines connect receivers 252 and drives 260 for reception and transmission.
Each is buffered by The following signals are received from the multibus. 1 Write Memory Instruction 2 Read Memory Instruction 3 Bus Busy 4 Byte High Enable 5 Address Bit 0 Transfer Confirmation is a signal sent to the functional processor on this bus. The two ports of MBS have various 3 statuses.
Multiplexed using logic receiver enable. If the Multibus controls the memory bus, the Multibus' interface logic can communicate with the internal RAM memory. MBD
controls this memory bus.
The board's MBD logic can communicate with internal RAM memory. 8 Operation of Data Highway Processor FIG. 21 is a flowchart schematically illustrating the operation of the data highway processor (MBD). It consists of blocks 337, 337A and 338, shown in detail in FIGS. 22, 23 and 24, respectively. The logical starting point of the flowchart is MBD 3
1 of 2 communication cards MBC721 in 30
This is the point in time when a "proper message interrupt" is received from someone. This signal is as shown in 280-283
Formed by MBC 72. 280 and 2
Once the start and end flags (FIG. 7c) are detected at 82, the process is performed at 283 in a known manner.
A CRC check is performed. MBD first retrieves the message at 330 from MBC 72 pointing to GOOD MSG. Therefore, both highways and both MBCs are always on-line, providing redundancy without the need for complex switching such as designating one as first or second. In particular, in the present invention, the data highway 2
The physical location of the main cable can be changed, so even if there is a localized noise source, for example,
Only one cable is affected. Since receipt of a valid message interrupt at 330 means that the final message has been received, there is no need for the drop to increment the address field and send a recovery handoff message. Drop then checks at 331 whether the message just sent is its own message. If not, check 332 to see if the last message received was a handoff for this drop. That is, it checks whether the token of the own drop is in the A field of the last received message. If not, the data highway processor returns at 342 to the operating state it was in when it detected the "good message interrupt" at 330 above. With the token recognized, at 333
The first action performed by the DHC is to recognize whether a TDM or Democratic mode transmission is occurring by checking the M bit of the C field.
In either case, it is only formed in the next A field 334. That is, the A field, which is an index to the lotus allocation table, is incremented to provide the correct token for the next drop in the transmission sequence. If the mode is changed to TDM mode, the next TDM message to be assembled in the output buffer, which will be described later, is supplied from 335. If there is no message in the buffer, an empty handoff is sent at 336, ie, a message containing only the token and start and end bytes. The next step in TDM mode is the creation of the next TDM message. This will be described in detail later with reference to FIG. 22. The previously received data is then processed at 338, as described with reference to FIG. Finally, with all output buffers loaded and all received data processed, preparation operations can be performed at 339. These operations include maintaining the system clock signal and reconciling the bus assignment table in the event of any conflicts between timekeepers. 340
The processor returns to block 337 to create the next TDM message, as shown in FIG. This is because TDM messages require the functional processor to
This is because it is updated every time there is a notification of any change in the data to be reported in the TDM message. In contrast, the next democratic message does not require such an update. A substantially similar process unfolds if the message to be sent is in democratic mode. That is, the A field is updated at 334, the message is provided at 335A, there is no message in the buffer 336, an empty handoff, and the next message is sent at 337.
Created at A. If it is determined at 331 that a valid message interrupt is associated with the drop's own message, the drop sets the timer to 110 at 341.
Set to microseconds and see if any subsequent activity appears on the bus. If it appears, we can assume that the next drop received the token correctly. If not, the drop again increments the token to the next drop by incrementing the A field and sends a recovery handoff message at 341A. This operation can be repeated until the indicator cycles through the bus assignment table and indicates that the drop being transmitted is likely an error generator. In this case, the drop in question can be taken offline. If timer activity is correctly detected, the drop returns from the interrupt state, for example at 342, to its previous state. As already mentioned, parts of the inventive system can be implemented in a redundant manner. Typically, redundant data highway coaxial cables, redundant communication interfaces and transceivers are provided, all of which feed the data highway controller bus for access by the data highway processor. The communication interface (MBC) checks the CRC field of each message received as described above and removes it if the message is correctly decoded. The communication interface thus forms the "good message interrupt" mentioned above. Therefore, this is a useful feature since the transceiver that provides the correct message interrupt first will be accessed by the data highway processor.
Both transceivers are always on-line, and both data highways can be designated as one primary highway, one secondary highway, or one primary highway, as is often the case in the prior art.
Rather than designating the other as a secondary highway, they are used interchangeably. Therefore, both can be used sequentially, without an explicit switch from one to the other, which would cause synchronization problems, message loss, etc. This scheme also increases the bit error rate of the system since random errors on one coax highway do not typically occur at the same time as random errors on the other coax highway. A. TDM Mode Message Formation As already mentioned, FIG. 22 shows the following TDM message formation. First, in 343, 1/
Consider the loading parameters that indicate the points you want to send in 10 second intervals. Some points are transferred from the 1/10 second starting point of the data definition table (DDT) in shared memory (29th
(Fig.), similarly at 344, "1 second data", ie, data transmitted every second, is transferred from the 1 second starting portion of the DDT to the communication buffer. Therefore,
For example, any message transmitted from the output buffer upon detection of the above-mentioned symbol may include data transmitted at 1/10 second intervals, such as the value of a process control variable used in a feedback loop;
and typically a relatively small number of variable values that do not change rapidly or are transmitted at one second intervals, such as values that are only needed for CRT graphics updates. B Formation of Democratic Mode Message FIG. 23 shows the following process of forming a democratic mode message. One shot
If a message is requested, request/
The zero bit in the DDT flag field is checked at 345 to determine if a modified or regular message is being sent. If this bit is set, a one-shot message should be sent at 346, and the required one-shot data is simply sent at 347 from the shared memory to the MBC output buffer. If this buffer is full at 348, processing stops. If it is not full and some messages have to be sent as shown in 349, the origin flag
Block 345 is accessed again. If the flag field 0 bit is not set, the receive point in the DDT is manipulated for the R bit 350. If set, it means that the request/change message is sent at 351, and the data requested by the drop that sent the request is sent to the output buffer at 352. If the buffer is full, processing stops at 353, and if the buffer is not full, block 345 is accessed again. Finally, if the R bit is not set at 350, a normal message has been requested. If the functional processor sends the normal message to be sent at 354 to the output FIFO, the processor checks the output FIFO.
In this case, the message is transferred to the output buffer at 355. Again, if the buffer is full, processing stops; otherwise, block 345 is accessed again. C. Processing of received messages The priority order of MBD operations is to first make sure that all TDM messages have been created;
Next, it makes sure that all democratic messages have been created, and finally processes all received messages. Therefore, the operation of the data highway cannot be interrupted for reasons such as decoding of received messages. This is also an advantage of the distributed processing system of the present invention. There is no need to interrupt the operation of the entire system; the highway continues to operate regardless of any errors that may occur in the drop. Hereinafter, a method for decoding a received word by the system of the present invention will be explained with reference to FIG. The first operation performed at 300 is an examination of the word's control or C field. If the M bit is set at 301, it means that we are in time division multiplex mode. The processor then retrieves the system identifier (SID) from the data recognition array (DRA) at 302.
Explore. If the identifier is present, it means that the content of the message is of interest to this particular drop, ie, this information is needed by the particular drop's functional processor in performing its local control operations. If the SID is not found,
For example, an alarm check can be accessed at 303. This will be described later (FIG. 28). If SID exists in DRA,
A search of the DDT table at 304 confirms the correct location of the data. The data is then stored in the appropriate location on the MBS at 305 and the running timer is reset at 306. This timer is used to measure the time between updates of a particular data point, and also indicates to the functional processor (via a bit in the status word) that a particular value is no longer valid. then 30
This is done by sending a change in status word at 7. At 309, the next element of the message is accessed. Check bit 15 of the SID to see if the data word is analog or digital. If digital, only the status word is relevant, as already mentioned in connection with Figure 8b; if analog, the status word is relevant as well as the analog value (Figure 8c), which is two words. have sex. Therefore, to determine the number of bytes to skip before searching for the next SID, the bits of the SID are used.
Use 15. The final SID of each transmission is detected at 310 by checking each SID to see if it is a "match." To give the processor a way to verify that the final SID was present,
This word is inserted by MBC after CRC check. 300,3 if M bit is not set
11, the democratic mode is processed. 312 again to check if the data word is relevant to the local processor.
, the SID is searched during DRA. The next two most significant bits of the SID are examined at 313 to determine what type of democratic message was received. If bit 15 is 1, this means it is a one-shot message in 314;
The data in the AA field (Figure 8) is determined by the search for DDT at 315.
Stored in location in MBS. The next entry is then processed at 316. If bit 15 is 0, democratic mode
This means that the message is a regular message or a request/change message to the origin 317. At 318, the processor searches the DDT to determine if it is the origin specified in the message. If not, the message has no relevance at all and the next entry is processed at 319. If so, check bit 14 to determine whether the message is a request/change message or a normal message at 320.
If bit 14 is set, the message is a normal message and is sent to the input FIFO at 321-322. If bit 14 is not set, the message is sent in 323 as a request/change message or as a one-shot message.
It is a message. If the word count is 0,
The request is for one shot at 324, and one shot bit 0 in the flag DDT field is set at 325. As described in cutlet 326, upon detecting a zero in the flag field DDT, the MBD creates a message for transmission as described in connection with FIG. If the word count is not zero, it means that the message is a request/change message, as shown at 327. The displacement field is then used to find the position of the data to be changed,
AD field data indicates new data at 328. At 329 the next element is processed. 9 CLOCK CONTROL - DETAILS In distributed data processing systems, it is necessary to provide a means for clocking the system so that events that later prove to be significant can be analyzed historically. That is, assume that the circuit breaker is tripped. In order to determine the cause of this trip, the events leading to the trip of the circuit breaker must be reconstructed. Therefore, it goes without saying that the data in each drop must be synchronized to establish accurate correlations between the various events. For example, if a simple crystal oscillator is used in each drop, changes over time, such as changes in temperature, will affect the individual clocks differently. Therefore, one feature of the present invention is to synchronize the clocks of each drop in the entire system at the end of each 100 millisecond time frame. Each local drop copies the master clock signal and reflects its value by adjusting each drop's internal clock. The system is thus repeatedly synchronized. FIG. 25 shows an aspect of this synchronization. Near the end of the democratic mode, the final message to be sent in this mode is detected. This detection is accomplished by expiring a 100 millisecond internal timer placed in each drop. (The internal timer has some degree of accuracy, with a worst case deviation of 250 microseconds from the exact time within each 100 millisecond period). “U” in the control field if the final message is to be sent.
A bit is set at 316 and a message is sent at 362. Upon detection of the U bit in the drops 363, the drops detect that time division multiplexing mode is about to begin, and each drop takes a "snapshot" of the internal clock at 364.
To this end, each drop causes the current value of the internal clock to be stored in a register. The time keeper
The first three drops to send in TDM mode, send the own clock value, ie the result of the snapshot, at 365. This value is inserted after the control field of the message frame transmitted by each timekeeper. In addition to the "normal" data that the timekeeper drops transmit when performing their assigned local processing functions, the S bits appearing in the control word are sent to timekeepers A, B, and C, respectively, by 01 and 10. and 11 to indicate that you are about to send a snapshot. Every drop containing a timekeeper averages the snapshot values of two adjacent timekeepers at 366 and adjusts their respective internal clocks at 367 to match this average value. At 368, TDM mode continues. That is, the next drop following the timekeeper transmits its data. In the preferred embodiment, the internal clock includes 1 millisecond and 125 microsecond clocks for increased accuracy. 10 bus allocation Naturally, not necessarily 1/10 of each drop
The amount of data to be sent every second is not necessarily the same. It is also obvious that some data must be sent more frequently than others, such as data about process variable values that change rapidly and are used in feedback loops, which of course requires frequent transmission. Need to send. Other data that does not change frequently may need to be sent less frequently. In a preferred embodiment of the invention, some data is transmitted at 1 second intervals and other data is transmitted at 1/10 second intervals. Additionally, each drop can be provided with multiple time slots for data transmission in TDM mode. That is, in many cases, drops access the data highway as often as once every 100 milliseconds, and each time a given drop can be found in a bus assignment table that determines the sequence in which it transmits different data. Figures 26a and 26b illustrate this. Chapter 26b
The figure shows one of the bus assignment tables that is almost the same in democratic and TDM modes.
In either mode, a simple pointer, the A field of each word, points to a slot in the bus assignment table, so that any drop located in this slot in the assignment table is the next drop to transmit.
As is clear from the figure, some drops appear multiple times. These drops are therefore drops that transmit different data at different times within each 100 millisecond period. Figure 26a shows an example of data transmitted sequentially by a single drop. For example, in the first slot of the first 100 millisecond time frame, data items A, B, C, and D are transmitted;
Items X, Y, Z and W are transmitted in the slots of the TDM part. During the next 100 millisecond interval, items A, B, and C are repeated in the first slot and X, Y are repeated in the second slot. However, item E replaces item D, and both items U and V replace Z and W. In the third slot, F replaces E, P and Q replace U and V.
replaces. Ten such transmissions are made, and after one second has elapsed, the values transmitted in the first interval, ie A, B, C, D followed by X, Y, Z, W, are repeated. Therefore, the bus assignment table of FIG. 26b is an extremely important piece of information. Both tables are stored with each drop and are constantly updated by the timekeeper. Each drop is 1/8 of two bus allocation tables
is sent every second in one of the democratic mode messages. Therefore, the bus allocation table is fully updated in each drop's memory every 8 seconds. If there is any objection to the received bus assignment table, the drop will "vote" on it. That is, normally two of the timekeepers agree and the third timekeeper is ignored. In democratic mode, the bus assignment table is cycled repeatedly until the remainder of the 100 millisecond period is filled, but in time division multiplex mode, the bus assignment table ends when the bus assignment table has been cycled through. 11 Control Fields The use of control fields in each message frame has already been mentioned in several places.
We consider this problem below with respect to one particular location. FIG. 27 shows an example of how the control field bits change over one 100 millisecond period. The time division multiplex mode is shown in the left half of the diagram, and the democratic mode is shown in the right half. The control field begins with a "D" in the address field at the beginning of time-sharing mode. This is a pointer to the position in the bus assignment table of the last democratic mode message to be transmitted. At this time, the control field becomes X1100001. The second, M, bit is set since TDM mode has already begun. The third, or T, bit indicates the mode of the next message. The next set of messages are all TDM, so this bit remains set. The S bit is 01. This is the first
1 Since it is a TDM message, time keeper A
It is now its turn to send the snapshot. In the next two messages, when timekeepers B and C send, the S bit becomes 10 and then 11. For each transmission, the address field is incremented and the pointer moves according to the bus assignment table until the value "TDM" is reached. In addition, the above value "TDM"
is the value of the pointer corresponding to the highest numbered drop in the bus allocation table. When this value is reached, the T bit is unset because the next message will be in democratic mode. Since the value D now becomes an address field, the end position of the democratic message can be picked up and the democratic mode begins. As is clear from the right half of the diagram, the message mode is
Since it is not TDM, the M field will be 0. Again the transmission continues, proceeding according to the bus assignment table by incrementing the address field. As can be seen, the T and U bits are set in the control byte of the final democratic frame with address field 2 in the illustrated example. A brief explanation of the other bits in the control field is as follows. P is A and C combined
This is a parity bit that indicates the parity of the field. Although the value is illustrated as X, the address and control fields are not limited here. That is, "D", "TDM", or "N" appears. H
The bit is set by the data highway controller to indicate that this particular message is a recovery handoff because the previous handoff was not answered. That is, each data highway controller searches for messages following its own message transmission and, if not detected, increments the address field and retransmits the message, and this retransmission is determined by setting the H bit. Instruct what to do. Although this was discussed above in connection with the timekeeper, the timekeeper also sends a bus from a given point in the bus allocation, along with transmissions by the first timekeeper, to a number of restart at the starting point in TDM mode. Setting the R bit indicates that the timekeeper detects an abnormally long period of inactivity as described above and restarts the bus with this message. 12 Alarm Handling As previously mentioned, in the present invention, some data is sent repeatedly, while other data is sent on request, such as by a one-shot request. It may also be desirable to call the attention of other drops regarding the data. for example,
This is the case with drops configured as man/machine interfaces. A typical example is a video display data terminal device, which can be used to display the values of various variables along with the measurement locations during the process under control. Typically, when an operator selects a specific part of the process to monitor,
The local software creates a corresponding data recognition array, and from then on the DHC selects only those points from the highway that are recognized by comparing the system ID to the stored value in the data recognition array. however,
The operator must also be provided with an indication that an alarm limit has been exceeded at some point during the process, for example. Each message then also includes a status field indicating whether an alarm limit has been exceeded [compare with typical known systems in which the operator terminal is configured as a peripheral to a host computer with direct access to central memory. Although there are many reasons to avoid a host computer in a distributed processor control system, there is easy access to the entire database. According to the invention, such access is provided by a mixed mode communication format. ].
The SID of the above status message is DRA
Each drop, whether present or not, is inspected and appropriate action is taken to keep the operator aware of the alarm condition. FIG. 28 shows the alarm processing stage. At 370, the system ID SID is retrieved from the data highway message. Once the SID is found, the message's status word will be set at 374 to match the stored status mask.
It is compared with the preceding status word using an AND operation. Note that this status word was previously received for the data point in question. If any changes are observed at 378, the system ID is placed in the MBD's new state change FIFO for access by the functional processor at 380. If there is no change,
After normal message processing as described above, the next system ID is simply accessed at 381. If the system ID is not present in the DRA and bit 7 of the status word is set, indicating at 382 that a point is in alarm, then
At 384, the system ID is copied to the alarm FIFO, which is checked periodically by the feature processor. Otherwise only the next SID is accessed. When a point is found to be in an alarm condition, the function processor typically performs the following sequence of actions. The alarm FIFO is first accessed and a one shot request is sent to the highway at 386 for access by the origin drop, which then sends at 388 any additional information about the point or system element in alarm. The drop is then provided with any attributes associated with the point at 390. This attribute is displayed on the operator terminal monitor screen and indicates which points are in alarm. In addition to the actual value and the limits to which it is compared, for example, an English-language designation identifier of the point can also be displayed. Regardless of how many drops send one-shot messages, all drops are provided with all information about the point of error at the same time. This is in contrast to systems where each message must be seen and responded to separately. 13 Configuration of shared memory Figure 29 shows the shared memory system 39 of the present invention.
The structure of 1 is shown. The purpose of the configuration is, for example, to
The object of the present invention is to provide a means by which records 392 can be easily inspected to see if they contain data portions that should be utilized by a functional processor. The message can then be broken down into its component parts to determine its exact meaning. For example, each message 392
A system ID is provided as part of the data recognition array (DRA) 394 and is used to access the data recognition array (DRA) 394. If there is a non-zero field, it means that the federation's functional processor is concerned with this data portion. The value “Local ID” placed in the DRA 394 is then used to create a Data Definition Table (DDT) containing flags and data field size information.
Index 396. Data definition table 396 also stores points indicating locations in shared memory where data records 398 themselves are stored. Record 398 is the status of each point
Contains ID, other information, limit values, English description, and related attributes. The system ID of the point in alarm condition can be stored separately in alarm buffer 399. Conclusion We have described a distributed process control system that employs a number of new technologies. New techniques include employing a mixed-mode data transmission scheme, in which a portion of each cycle is used for time-division multiplexing operations, in which each data acquisition or control drop is repeated over a connecting line. Given the opportunity to send data, the remainder of each cycle, i.e.
In the “democracy” operating mode, other commands,
You can send data requests, etc. Each data acquisition unit includes a first processor that selects and supplies data important to the local processor to the data highway, the highway cooperating with a second functional processor or other functional processors such as a third, fourth, etc. and perform any functions such as process control input/output required for that location. The two interface with each other via dual port shared memory, which has many advantages as described above. This distribution of processing functionality provides a completely transparent data base throughout the system, eliminating the requirement found in known systems employing a central or host computer. It has many advantages such as reliability, modularity, and ease of understanding and use.
Perhaps the most important advantage is that the system can operate even if some of the distributed processing functions are not active. The system is synchronized by three timekeepers configured as data acquisition units, eliminating the need for separate signal lines such as clock control lines.
A single, simple and easily configured redundant coaxial cable is required to serpentinely connect the separate data acquisition points. The accuracy of information reception is improved by utilizing a two-phase encoding method for data transmission in the system of the present invention, and by dividing this two-phase code into subparts by a phase lock loop circuit and weighting these subparts. It was also explained that .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の分布形プロセス制御システム
を採用する工場の想像上の切欠き斜面図、第2図
は本発明のプロセス制御システムのより詳細な切
欠き斜面図、第3図は本発明システムを構成する
ブロツクの図、第4図は典型的なドロツプを構成
する成分を示すブロツク・ダイヤグラム、第5図
は冗長ハイウエイ成分の使用を示す典型的なドロ
ツプの詳細図、第6図は典型的ドロツプ図の物理
的構成図、第7a,7b及び7c図から成る第7
図は典型的なデータ・ハイウエイ送信ブロツク及
びメツセージの構成図、第8a〜8d図から成る
第8図は伝送されるデータ・メツセージの構成
図、第9図は種々のデータ・符号化法を示す一連
の曲線を含む図、第10図は本発明に利用される
データ・符号化技術及びメツセージ・プロトコル
を示す一連の曲線を含む図、第11図は本発明で
採用される二相符号化方式を実施する回路の回路
図、第12図は二相符号化されたデータを正しく
復号するために使用されるデジタル位相ロツクル
ープ回路の回路図、第13a〜13e図から成る
第13図は二相データ重み付け方式を示す波形
図、第14図は種々のドロツプを互いに正しく同
期した状態に維持するためのクロツク制御論理の
説明図、第15図はデータ・ハイウエイ・プロセ
ツサ(MBD)のブロツク・ダイヤグラム、第1
6図はデータ・ハイウエイ・プロセツサ
(MBD)に使用するマイクロプロセツサのブロ
ツク・ダイヤグラム、第17図はデータ・ハイウ
エイ・プロセツサ(MBD)に使用する随伴マイ
クロシーケンサ・ユニツトのブロツク・ダイヤグ
ラム、第18図はデータ・ハイウエイ通信回路
(MBC)のブロツク・ダイヤグラム、第19図は
データ・ハイウエイ通信(MBC)カードにおけ
るマイクロエンジンのブロツク・ダイヤグラム、
第20図は機能プロセツサとデータ・ハイウエ
イ・プロセツサ・ユニツトとの間の通信に使用さ
れるデユアル・ポート共用メモリのブロツク・ダ
イヤグラム、第21図はMBC動作シーケンスの
全体的なフローシート、第22図は第21図に示
したブロツクを補足するTDMメツセージ作成に
関するブロツク・ダイヤグラム、第23図はデモ
クラチツク・メツセージの作成態様を示す、第2
1図のブロク・ダイヤグラムを補足するブロツ
ク・ダイヤグラム、第24図は受信メツセージを
復号する態様を示す、第21図のブロツク・ダイ
ヤグラムを補足するブロツク・ダイヤグラム、第
25図はシステム・クロツクが全て更新される時
の、タイムキーパの送信シーケンスを示す図、第
26a及び26b図から成る第26図のうち第2
6a図は所与のドロツプにより100ミリセコンド
のインターバルで行なわれる数個のメツセージを
送信シーケンス及び実際の送信されるメツセージ
に起こり得る変化の態様を、第26b図はバス割
当表の一例をそれぞれ示す図、第27図は時分割
多重化モード及びデモクラチツク・モードにおけ
る制御フイールドの変化態様を示す図、第28図
はステイタス・ワード・アラーム・ビツトの利用
態様を示すフローシート、第29図は共用メモリ
の構成図である。
FIG. 1 is an imaginary notch slope diagram of a factory employing the distributed process control system of the present invention, FIG. 2 is a more detailed notch slope diagram of the process control system of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of the present invention. A diagram of the blocks that make up the system; Figure 4 is a block diagram showing the components that make up a typical drop; Figure 5 is a detailed diagram of a typical drop showing the use of redundant highway components; Figure 6 is a typical drop diagram. Physical block diagram of target drop diagram, Figure 7 consisting of Figures 7a, 7b and 7c.
FIG. 8 shows a block diagram of a typical data highway transmission block and message; FIG. 8, consisting of FIGS. 8a-8d, shows a block diagram of a transmitted data message; and FIG. 9 shows various data encoding methods. Figure 10 is a diagram containing a series of curves illustrating the data encoding technique and message protocol utilized in the present invention; Figure 11 is a two-phase encoding scheme employed in the present invention. FIG. 12 is a circuit diagram of a digital phase lock loop circuit used to correctly decode two-phase encoded data. FIG. 13, consisting of FIGS. Figure 14 is a waveform diagram illustrating the weighting scheme; Figure 14 is an illustration of the clock control logic to keep the various drops properly synchronized with each other; Figure 15 is a block diagram of the data highway processor (MBD); 1
Figure 6 is a block diagram of the microprocessor used in the data highway processor (MBD), Figure 17 is a block diagram of the companion microsequencer unit used in the data highway processor (MBD), and Figure 18. is a block diagram of the data highway communication circuit (MBC), and Figure 19 is a block diagram of the microengine in the data highway communication (MBC) card.
Figure 20 is a block diagram of the dual port shared memory used for communication between the functional processor and the data highway processor unit; Figure 21 is the overall flow sheet of the MBC operating sequence; Figure 22; is a block diagram related to TDM message creation that supplements the block shown in FIG. 21, and FIG. 23 is a second block diagram showing how to create a democratic message.
A block diagram supplementing the block diagram in Figure 1. Figure 24 shows how a received message is decoded. A block diagram supplementing the block diagram in Figure 21. Figure 25 shows how the system clock is fully updated. FIG. 26 is a diagram showing the transmission sequence of the timekeeper when
Figure 6a shows the sequence of sending several messages at intervals of 100 milliseconds for a given drop and the possible changes in the actual messages sent, and Figure 26b shows an example of the bus assignment table. Figure 27 is a diagram showing how control fields change in time division multiplexing mode and democratic mode, Figure 28 is a flow sheet showing how status words, alarm bits are used, and Figure 29 is a shared memory FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数のドロツプと前記ドロツプを並列接続す
るデータ・ハイウエイ・バスとよりなる分布形プ
ロセス制御システムであつて、 前記各ドロツプは、 データ・ハイウエイ・バス上にデータ・メツセ
ージを送信し且つ前記バスからデータ・メツセー
ジを受信する送信/受信手段を介して前記バスに
接続されたデータ・ハイウエイ・プロセツサと、 複数のシステム要素に接続されて局部データ収
集及び制御動作を行う機能プロセツサと、 データ・ハイウエイ・プロセツサと機能プロセ
ツサとの間に接続されてそれらを交信させ且つ各
プロセツサが独立に動作するのを可能にするデユ
アル・ポート・メモリとよりなり、 データ・ハイウエイ・プロセツサは同時に2つ
以上のデータ・ハイウエイ・プロセツサが送信の
ためデータ・ハイウエイ・バスにアクセスしない
ように各データ・ハイウエイ・プロセツサの送信
動作を協調させるトークン信号を前記バスを介し
て送信し、 各データ・メツセージはそのデータ・メツセー
ジが関連するシステム要素を識別する識別子部分
と関連のシステム要素のステータスに関する情報
を含んだステータス部分とを有し、 データ・ハイウエイ・プロセツサは他のドロツ
プのシステム要素から受信したデータ・メツセー
ジの識別子部分を分析してこれらのシステム要素
からの情報が関連の機能プロセツサの局部制御動
作にとつて必要か否かを判定する第1の分析手段
と、受信したデータ・メツセージのステータス部
分を分析してシステム要素にアラーム状態が存在
するか否かを判定する第2の分析手段と、任意の
システム要素からのアラーム状態の存在を示すス
テータス部分を有するデータ・メツセージを、関
連の機能プロセツサの局部制御動作にとつて必要
か否かに関係なしにこの関連の機能プロセツサが
選択的にアクセスできるよう、デユアル・ポー
ト・メモリへ送信する手段とを有することを特徴
とするシステム。 2 データ・ハイウエイ・プロセツサはアラーム
状態が存在するシステム要素に関する追加情報を
要求するリクエストを送信する手段を備えてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
システム。 3 データ・ハイウエイ・プロセツサは他のドロ
ツプのシステム要素から連続して受信したデー
タ・メツセージのステータス部分を分析すること
によりそのステータスに変化が生じているか否か
を判定する第3の分析手段と、ステータスが変化
したデータ・メツセージを関連の機能プロセツサ
が選択的にアクセスできるようにデユアル・ポー
ト・メモリへ送信する手段とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載のシステム。
[Scope of Claims] 1. A distributed process control system comprising a plurality of drops and a data highway bus connecting the drops in parallel, wherein each drop sends a data message on the data highway bus. a data highway processor connected to said bus via transmitting/receiving means for transmitting and receiving data messages from said bus; and a functional processor connected to a plurality of system elements for performing local data collection and control operations. and a dual port memory connected between the data highway processor and the functional processor to enable them to communicate and to enable each processor to operate independently; transmitting a token signal over the bus that coordinates the transmission operations of each data highway processor so that more than one data highway processor does not access the data highway bus for transmission; has an identifier portion identifying the system element to which the data message relates and a status portion containing information regarding the status of the associated system element; a first analysis means for analyzing the identifier portion of the message to determine whether information from these system elements is necessary for local control operations of the associated functional processor; and a status portion of the received data message. a second analysis means for analyzing the data message to determine whether an alarm condition exists in the system element; and means for transmitting to a dual port memory for selective access by the associated functional processor regardless of whether it is necessary for local control operations of the system. 2. The system of claim 1, wherein the data highway processor includes means for sending a request requesting additional information regarding the system element in which the alarm condition exists. 3. third analysis means for determining whether a change in status has occurred by analyzing the status portion of data messages that the data highway processor successively receives from system elements of other drops; 2. The system of claim 1, further comprising means for transmitting data messages with changed status to a dual port memory for selective access by an associated functional processor.
JP59136440A 1983-06-29 1984-06-29 Distributed process control system Granted JPS60247345A (en)

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US50876983A 1983-06-29 1983-06-29
US509122 1983-06-29
US508769 1983-06-29

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JPS60247345A JPS60247345A (en) 1985-12-07
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