JPH0624371B2 - 通信制御装置 - Google Patents

通信制御装置

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JPH0624371B2
JPH0624371B2 JP61042796A JP4279686A JPH0624371B2 JP H0624371 B2 JPH0624371 B2 JP H0624371B2 JP 61042796 A JP61042796 A JP 61042796A JP 4279686 A JP4279686 A JP 4279686A JP H0624371 B2 JPH0624371 B2 JP H0624371B2
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    • G06F13/36—Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system
    • G06F13/362—Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with centralised access control
    • G06F13/366—Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with centralised access control using a centralised polling arbiter
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は通信リンクを通して互に接続された分散型プロ
グラム可能制御器(PC)の回路網を有する型の制御システ
ムに関するものであり、更に詳細には、プログラム可能
の制御装置間で連動機構を必要とする転送ライン応用や
逐次プロセスのために用いられる制御装置間での比較的
少量のデータの高速度送信を制御する方法と装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
プログラム可能制御装置を使用する機会が増大すること
によつて、制御装置との通信に対して２つの基本的要求
が生じてきた。１つはSCADAとして知られる監視制御及
びデータ捕獲であり、もう１つはTCCとして知られる、
データあるいは入力／出力（Ｉ／Ｔ）情報が１つの制御
装置から他の制御装置ヘ転送されるにようになつた、制
御装置間にわたる密接な制御である。SCADA機能に適し
た局部領域回路網は存在するが、一般にそれらの回路網
は密接に結合された制御機能のためには費用に見合つた
効率よい装置を与えない。
テキサスインスツルメンツ社から製造販売されているＰ
Ｃのシリーズ５００フアミリーのようなプログラム可能
な制御装置は、典型的にラダー論理にプログラムされ、
機械制御や、材料処理装置、バツチプロセス制御等に用
いられ、交差接続されたワードＩ／Ｏモジユールを用い
て連動化されている。テキサスインスツルメンツ社の、
例えばシリーズ５００のワードＩ／ＯモジユールはＰＣ
走査当たり最高８個の並列１６ビツトデータワードを送
受信することができ、更に１６本の配線で接続すること
により、限られた距離であればデータの連動化を行うこ
とができる。しかし、入力及び出力の両方にストローブ
ライン、アースラインの他に１６本のデータラインを用
いることが、経済的観点からみてその有用性にもかかわ
らず実用化への大きな制約となる。
データの装置相互間での連動機構を与えるための他の従
来技術としては時分割多重アクセス方式がある。この方
式においては、各ＰＣに対してそれのデータを監視制御
装置へ送るための固定された時間間隔が与えられる。こ
の方法は回路網の変動する需要に適合するようになつて
いないため、効率のわるい、柔軟性に欠けるものになり
やすい。すなわち、例えば、もし特定のＰＣが回路網へ
つながれ、与えられた時点で動作していないとすれば、
その不活動ＰＣへ割当てられた走査の部分は利用されな
いことになる。更に他の方法としては、衝突検出法があ
るが、この方法は時間走査の予測がつかないという欠点
を有している。例えば、データの装置相互間での連動機
構が用いられる多くの場合には、すなわち機械の動作を
同期化している場合には、走査時間が速いと同時に予測
しうることが重要である。
〔発明の要約〕
従つて本発明の目的は、プログラム可能な制御装置を装
置相互間で連動させる。信頼性高く、高速で予測可能か
つ経済的な方法とシステムを得ることである。
本発明の更に他の目的は、２から望ましくは１６までの
任意の数の局の間で、少量のデータを高速に通信するた
めに特に有効な単独応用及び工程応用のための装置相互
間での通信を実現することである。
更に他の目的は、回路網あるいは回路網手段上の装置中
の欠陥にかかわらずシステム動作を劣化させることを最
小に抑制するための方法とシステムを得ることである。
本発明の更に他の目的は、回路網上の装置間での送信の
衝突を調節するための方法とシステムを得ることであ
る。
別の目的は、少量のデータを迅速にまたデータの完全性
高く送信することが必要な場合に、任意に計算機システ
ムで用いることのできる装置相互間での通信の方法とシ
ステムを得ることである。
更に他の目的は、基本的に連続してバスの帯域を有効に
利用し、比較的長距離の回路網に用いられ、工場環境で
の使用に適した装置相互間の通信の方法とシステムを得
ることである。
他の目的はジヤバストツプ(jabberstop)と監視タイマの
特徴を有する装置相互間の通信を得ることである。
これらの目的及びその他の目的に従えば、本発明は各種
の装置及びセンサにつながれ、通信リンクまたはバスを
通して互に通信するようになつており、特に工場環境で
の使用に適した、局部領域回路網中の複数個の分散型プ
ログラム可能な制御装置(PC)を含む工業プロセスを制御
するための制御システムと方法を与える。
本発明の特徴に従えば、回路網手段は１２４オームのし
やへいされたより線対のケーブルであり、１６個までの
節点を支持することができ、３km（１万フイート）の最
大回路網距離をカバーすることができる。回路網中の各
節点には、毎秒115.2kビツトのデータ速度でベースバン
ド通信を行うために通信制御装置と個別的ライン駆動器
／受信器を含んでいる。
本発明の特徴に従えば、閉システムとビツト指向プロト
コルを用いた非確認メツセージ方式の送信バスが用いら
れる。このプロトコルは自動的零挿入及び消却方式での
HDLC開始及び終了フラグを用いている。各節点は１ワー
ドから１６ワードを送信することができる。送信節点は
周期的冗長符号(CRC)を発生し、それをメツセージへ付
属させ、受信節点がこのCRC符号をチエツクし、データ
の確認を行う。
送信メツセージフレームには開始フラツグ、フレームの
型を指定する制御／アドレスフイールド、ポールまたは
時間スロツト割当て(TSA)の場合には期待される受信、
送信メツセージの場合はデータソースとして各々２バイ
トのデータワード、CRC確認のために２バイト、それと
終了フラツグが含まれている。
本発明に従えば、この回路網はその回路網上に存在する
すべての節点間での通信を行わせることによつて始動
し、その後各々の節点に対してそれぞれのメツセージを
送信する機会を保証し、互に衝突しないように節点の追
加及び除去を行うことを継続する。スイツチによつて１
つの節点が能動的監視装置(active monitor)として選ば
れ、回路網上のすべての節点の送信の制御を行う。
本発明の一実施例に従うと、上記能動的監視装置は節点
の１つを受動的監視装置(passive monitor)に指定し、
回路網通信が選ばれた時間間隔の間停止する場合に、回
路網上の送信の制御を行わせる。他のすべての節点は非
監視装置(non-monitors)であり、回路網上の送信に関し
て制御権を有しない。回路網上の節点へ電力が与えられ
た時点で、スイツチによつて能動的監視装置(SAM)とし
て選ばれた節点は、ｎ個の可能な節点のうちどれが回路
網上に存在するか決定し、１個の非監視装置に受動的監
視装置の役目を割当てる。能動的監視装置はポーリング
命令を発することによつて、どの節点が存在するかを選
定する。このポーリング命令は特定の節点へ番地指定さ
れ順次すべての節点へ番地指定される。この命令はその
節点に対してそのデータメツセージを回路網上のすべて
の他の節点へ送信するように指示する。この命令のフレ
ームはデータワードが含まれていないので非常に短い。
回路網中の能動的なすべての節点はこの命令を受信し、
もしあればそれの応答を受信する。もしその節点がポー
ルに応答すると、能動的監視装置がその節点を能動的節
点のリストに含め、そのリストの節点は同等の優先権基
準で送信する権利があると認められる。他のすべての節
点はポーリングに基づいて能動的節点のリストを作成
し、回路網状態の表示器として用いる。
能動的節点のリストがいつたんできると、能動的監視装
置が時間スロツト割当て(TSA)として知られる命令をリ
ストにあげられた各節点へ順次送出し始め、その節点に
対してそれのデータを送信させるようにする。TSA命令
フレームもまた非常に短かいフレームである。
能動的監視装置は回路網をそれの正常な動作の一部とし
て保持する。能動的監視装置は能動リスト中に含まれる
各節点番地へデータを送信するために時間スロツトを利
用することに加えて、節点を追加、削除する目的のため
に周期的に各節点番地をポールする。もし回路網へ新し
い節点が追加されると、能動的監視装置は、その番地を
ポールし、応答を受信した後に、その番地を付け加え
る。回路網から除去された節点は、それがポールに対し
て応答しないことにより、能動的節点のリストから削除
される。
能動的監視装置は、能動的節点のリストを保持し、ポー
ルを受信すべき節点の番地へポインタを保持する。能動
的節点番地のリストと指示された節点の番地とが組合せ
られて時間スロツトまたはポールを許可されるべき節点
のリストが作りだされる。次に能動的監視装置は組合せ
リスト中の各節点番地へ時間スロツトあるいはポールの
いずれかを送信する。能動的監視装置は次にポインタを
次の節点番地へ変更し、もし変化があれば能動的節点番
地のリストを修正する。
第二の実施例に従えば、節点には、単一節点故障やケー
ブル断線に対する保護のために２重の媒体インタフエー
スが備えられている。この実施例の場合には、受動的監
視装置に割当てられる節点はない。そのかわり、能動的
監視装置は各媒体上でどの装置が能動的であるかを決定
し最大数の能動的節点を有する媒体を能動的チヤネルと
して用いる。能動的監視装置は両方の回路網媒体上へポ
ーリング命令を発信する。もし能動的節点のリストに含
まれた番地を有する節点がTSAに対して応答しない場合
には、能動的監視装置は直ちに能動的節点リストを修正
するためその節点をポールし、適切とみられる場合には
媒体を切替える。
上述の説明は、本発明の目的、特徴、利点と共に、本発
明の好適実施例に関する以下の図面を参照した詳細な説
明からより完全に理解できるであろう。
〔実施例〕
図面を参照すると、本発明に従う工業制御システムが概
略図で第１図に示されており、そこには通信バス１２へ
直列的に接続されたｎ個の節点または局が含まれてい
る。各局は通信モジユールCM0-CMn-1を含んでおり、そ
れらは各々プログラム可能な制御装置PC0-PCn-1へつな
がれている。各ＰＣには従来の入出力装置I/O0-I/On-1
が備わつており、そのプロセスに関与するＰＣへデータ
を入力するようになつており、そのデータはそのＰＣに
よつて処理されて、プログラムに従つてプロセスを制御
するための出力を与えるようになつている。好適実施例
においては、２ないし１６局が含まれており、それら局
は、長さ３km（１万フイート）までの１２４オームのシ
ールドされたより線対のケーブルである通信バス１２を
介して互に１から１６個のデータまたは入出力ワードを
交換するようになつている。
本発明は各種のＰＣ制御装置に利用することができるも
のではあるが、特に、テキサスインスツルメンツ社が製
造・販売するモジユール５２０及び５３０を含むシリー
ズ５００のプログラム可能な制御装置と共に用いるのに
適している。
通信モジユールＣＭは３ワード入力で５ワード出力の特
殊な機能の非プログラム化モジユールで高速のブロツク
転送が可能である。１個の出力ワードは、データテーブ
ルを作成すべきＰＣメモリ中に開始番地を決定するため
に用いられる。３個の入力ワードはモジユール及び回路
網の状態を報告するために用いられる。可変(V)メモリ
の２５６ワードは、通信モジユールを有する回路網上の
各ＰＣメモリ中で割当てられている。それらのＶメモリ
中の割当て位置は、ＣＭによつてアクセスされるデータ
テーブルを形成する。モジユールへ供給されるオフセツ
トワードは３２ビツトの整数値として解読され、データ
テーブルの最初のワードをアクセスするために用いられ
る。
データテーブルの構成は第１表に示されている。
Ｖメモリ中につくられるデータテーブルの大きさは回路
網中に選ばれた局の数に依存する。もし１６局よりも少
ない場合には、ここに示したメモリの量は減らすことが
できる。
特に第３図を参照すると、通信モジユールＣＭは中央演
算装置CPUを用いており、この実施例ではそれをテキサ
スインスツルメンツ社が製造・販売しているTMS９９９
５である。このCPUは、電源供給、停電初期での立上り
端、監視タイマの時間切れ状態等で発生するハードウエ
アリセツトによつて初期化される。このCPUは、１２MHz
の結晶から４分周された３MHzのシステムクロツクCLK O
UTを発生する。このCPUは６個の割込みを有している。
それらは、リセツト、割込み１，２，３，４とNMIであ
る。割込み１は通信チツプ割込みである。割込み２は無
効オペレーシヨン符号を捕えるために用いられるMID割
込みである。割込み３はソフトウエア制御で決定される
時間間隔の内部タイマ割込みである。割込み４は特殊機
能インタフエース制御装置SFICの割込みであり、NMIは
通信モジユールでは使用されない。これら割込みについ
ては、以下で特に第１３図に関して詳細に議論する。通
信モジユールはこのCPUのために、メモリデータバスとC
RUバスの両方を使用する。メモリデータバスはROM１
４、RAM１６、SFIC１８、通信チツプ２０との間のイン
タフエースをなす。CRUバスはデイツプスイツチDIP SWT
0とDIP SWT 1、表示器LEDレジスタ１１、通信カード同
定ラインとの間のインタフエースをなす。
チツプ２０は、モジユールＣＭで用いられる直列式通信
チツプ(SCC)で、この実施例ではザイログ社が製造・販
売するＺ８５３０Ａである。このチツプは１メガボー(m
egabaud)までのデータ速度のビツトプロトコルまたはバ
イトプロトコルを用いて２つの独立なチヤネルポートＡ
とポートＢの直列的通信を支援する。好適実施例におけ
るデータ速度は、非同期ビツトプロトコルを用いた115.
2キロボーである。クロツク発生のために、チツプ２０
と共に外部発振器とクロツク多重化器が用いられる。チ
ツプ２０はCPUの番地指定可能なメモリ領域中へマツピ
ングされており、２つの直列的ポートＡとＢは通信カー
ドを直接駆動する。
SFIC１８はＰＣと通信モジユール間のインタフエースを
供給する。SFIC18は、CPUでプログラムされＰＣで読出
される５個の状態レジスタ、１６入力バイトと１６出力
バイト、通信モジユールとＰＣとの間の特殊機能通信に
利用される２重ポートRAMの１０２４バイトを含んでい
る。SFIC１８のより詳細な説明は以下で行われる。
監視タイマ２２は、約３６７ミリ秒の時間切れ期間を有
する自由発振の発振器／分割器チツプを用いている。タ
イマの時間切れをさけるために、CPUは３００ミリ秒毎
あるいはより短時間毎にタイマをクリアしなければなら
ない。
監視タイマはCPUのリセツト(RESET)入力へつながれてい
る。タイマが何か間違いを表示すれば、モジユールはリ
セツトされる。電源投入時の診断が次に行われ、もし故
障状況が存在しなければ、そのモジユールの正常動作が
継続される。
DIPスイツチ１はテストモードのために用いられる８位
置スイツチであり、ここには説明しない。DIPスイツチ
０は１０位置スイツチであり、第２表に示されたような
スイツチ定義を有する。
位置１０は、本発明の２つの実施例に従つてシステムを
動作させることに関係している。０を選択すれば第１の
実施例に従い、１を選択すれば第２の実施例に従つて動
作させることになる（以下に説明する）。
モジユールはまたLEDレジスタ１１を含み、使用者に対
してそれの動作を表示する。更に、瞬時押しボタン（リ
セツト）スイツチ１３が用いられる、実行とテスト印置
の間を移動可能なトグルスイツチ１５の位置に基づいた
自己テストまたはリセツトを実行させる。
第４図に示されたように、動作システムソフトウエアは
モジユール、回路網インタフエース、ＰＣインタフエー
ス、故障回復の初期化を制御する。回路網インタフエー
スソフトウエアは主として割込みで駆動されるが、また
実行ループによつて呼出される区分をも有している。
通信モジユールによるメツセージ送信は第５図に示され
たように書式化されている。開始及び終了フラグはHDLC
フラグ（HEX（１６進）：７Ｅ）である。制御／番地フ
イールドは制御情報と局の番地情報の両方を含み、１バ
イトを含んでいる。メツセージフイールドは１６ワード
までのデータを含んでいる。CRCは２バイトのデータを
含み、それはデータの検証方法を供給する。モジユール
はCRC計算のためにCCITT多項式（国際電信電話諮問委員
会）方式のプリセツトを用いている。フレーム内でバイ
トを送信する順序は最下位ビツト(LSB)から最上位ビツ
ト(MSB)の順である。ここで用いられるように、最上位
ビツトはバイトの中での最終順位ビツトである。
制御／番地フイールド書式は第６図に示してある。Ｃ０
ないしＣ３及びHEXと記した符号は第３表に定義した制
御符号を形成する。Ａ０ないしＡ３はデータ送信源を指
定する番地フイールドまたは、時間スロツトを割当てら
れた局を指定する番地フイールドを形成する。
メツセージフイールドの書式は第７図に示されており、
それによるとデータワード０−１５は回路網上のすべて
の能動的装置へ送信されるデータを定義している。
通信モジユールＣＭは３つの異なるモード、能動的監視
装置(AM)、受動的監視装置(PM)、非監視装置(NM)のいず
れか１つとして動作しうる。
能動的監視装置はそれらが回路網通信を監視し、自分自
身のデータを送信すると共に他のＣＭに対して送信する
時間を割当てることで特徴づけられる。通常の動作では
回路網中には１個の能動的監視装置しか存在せず、それ
はデイツプスイツチDIP SWT 0によつて指定される。こ
れはスイツチ選択ＡＭまたはSAMであつて、それは他の
動作モードを決してとらない。
受動的監視装置は、それらが回路網を監視し、もしもと
の能動的監視装置が故障すると能動的になるということ
で特徴づけられる。この状態は、休止バス時間切れ(DB
T)値と呼ばれる時間間隔の間ＰＭが送信を受信しない場
合に検出される。受動的監視装置は、それが回路網上に
別の受動的監視装置を聴く時、それが命令Ｃを受信する
時、それがリセツトされる時に、非監視装置になる。通
常の回路網上では、能動的監視装置によつて割当てられ
るＰＭは１個のみ存在する。能動的監視装置(PAM)にな
つた受動的監視装置はスイツチ選択の能動的監視装置に
よつてそうするように命令された場合に受動的監視装置
へもどる。受動的監視装置は能動的監視装置によつてそ
うするように命令された場合にそれのデータを送信す
る。
非監視装置は、それが能動的監視装置によつて命令（許
可）された場合にのみそれのデータを送信することで特
徴づけられる。非監視装置は能動的監視装置によつて指
示された時に受動的監視装置になるが、直接能動的監視
装置になることはできない。
電源投入時に、各通信モジユールはそれ自身のスイツチ
すべてを循環読取ることを実行する。これが完了する
と、モジユールは次に電源投入するがモジユールをリセ
ツトするかするまでは再構成しない。
回路網上の節点へ電力が供給された時点で、スイツチ選
択の能動的監視装置として指定されたモジユールは、そ
れの自己診断を完了した後、回路網を監視し始め、ｎ個
の可能なモジユールのうちどれが回路網中に存在するか
決定し、１つの非監視装置節点に受動的監視装置の役目
を割当てる。能動的監視装置は順次各節点へ番地指定し
てポーリングを送出することによつてどの節点が存在す
るかを決定する。第５図に示した書式を用い、Ａまたは
ＥのHEX制御フイールドを用いるこの命令はその節点に
対しそれのデータメツセージを回路網上のすべての他の
節点へ送信するように命令する。これらデータメツセー
ジの長さは、各モジユールに対して選ばれたDIP SWT 0
の位置５−８に依存する。送信中にデータワードが含ま
れないため、ポール命令フレームは非常に短かい。回路
網中に含まれる能動的な節点はすべてこの命令を受信
し、もし番地指定された節点が能動的であれば応答をも
受信する。もし節点がそのポールに応答すれば、能動的
監視装置はそれを能動的節点のリストへ含めて、それら
節点に対して同等レベルの送信権利を認める。すべての
他の節点は、回路網状態の表示器として用いるために、
ポーリングに基づいて能動的節点のリストを作る。
能動的節点のリストがつくられると、能動的監視装置は
順次各節点に対して命令を送信し、それら節点に対して
それらのデータを送信することを指示する。この命令は
時間スロツト割当て(TSA)と呼ばれ、ポーリング命令フ
レームと同じ書式を有しており、従つて非常に短かい時
間フレームのものである。能動的監視装置はそれ自身の
データを順次送信する。
能動的監視装置はその回路網をそれの正常動作の一部と
して保持する。能動的監視装置は、能動的節点のリスト
に含まれる各節点番地に対してデータを送信するための
時間スロツトを割当てることに加えて、節点の追加、削
除の目的で、各節点番地（能動的節点リスト上にないも
のまで含めて）をポールする。もし新しい節点が回路網
に付加されると、能動的監視装置はその番地をポーリン
グし、応答を受信した後、その新しい節点の番地をリス
トに付け加える。回路網から取除かれた節点は、それが
その節点へ番地指定されたポールに対して応答しなかつ
た場合に能動的節点リストから削除される。
能動的監視装置はｎ個の可能な回路網番地の各各へ周期
的にポールを発信する。能動的監視装置は能動的節点の
リストを保有し、ポインタを、ポールを受信すべき節点
番地へ保持する。能動的節点番地のリストを指示された
節点番地とは時間スロツトまたはポールを割当てられる
べき節点のリストを構成する。次に能動的監視装置は、
ポールされるべき次の節点番地を指示するようにポイン
タを変化させ、変更があつた場合には能動的節点番地の
リストに修正を加える。
能動的監視装置が受動的監視装置の節点番地に対してTS
Aまたはポールを発信し、能動的監視装置が応答しなか
つた場合、能動的監視装置は直ちに受動的監視装置の役
目を割当て直す。その節点を能動的節点のリストから取
除くべきかを決めるために更にポールが用いられる。
第８図ないし第１０図を参照すると、上に述べた動作を
表わすいくつかの走査が示されている。簡単のためにHE
X中の命令と番地のみを示してある。
第８図（第１４図に示された始動監視装置に対しての真
理チヤートも参照）は、０のSAM番地と、回路網の３，
４，６の装置が能動的な場合の始動走査を示している。
最上行は能動的監視装置によつて発信される命令及び番
地フイールドを含んでおり、下側の行は応答装置の命令
及び番地フイールドを含んでいる。この図において、能
動的監視装置はまずそれ自身のデータ（制御８）を送信
し次に命令Ｅを用いて受動的監視装置の役目を節点１と
２へ割当てようと試み、最後にそれを節点３へ割当てる
ことに成功し、節点３が制御４で応答していることがわ
かる。この後、能動的監視装置が命令Ａを発信する（第
１５図Doポール真理チヤートを参照）。この命令はポー
ル命令であつて各非監視装置にそれのデータを送信する
ことを命じ、節点４と６に順次それらのデータを制御０
を用いて送信することを命ずる。
第９図には（第１６図に示された単一媒体走査に対する
真理チヤートも参照）、通常動作中の３つの走査が示し
てあり、ここにおいて能動的監視装置は第１の走査にお
いて、節点５のポーリングでそれの周期的ポーリングを
開始し、その後、それ自身のデータを送信し、非監視装
置（命令８）へ時間スロツト割当てを発信し（第１７図
のDo TSA真理チヤートも参照）、他方受動的監視装置は
制御４を用いて応答し、非監視装置４と６は制御０を用
いて応答する。それにつづく走査は、ポール節点の番地
が他の節点すなわち節点６から７を経て段階的に変わる
点を除いて同じである。
第１０図（第１８図に示された受動的監視装置ＰＭ再割
当てに対する真理チヤートも参照）は、受動的監視装置
節点３がそれの時間スロツト割当てに応答しない状態を
示している。第一の走査でわかるように、能動的監視装
置はTSA（制御８）を節点３（第１７図も参照）へ発信
し、受信時間切れ期間内にそれが応答しない時に、ＡＭ
は節点３へ命令を発信し、それの応答が干渉のために失
なわれた場合のためにそれを受動的監視装置として再割
当てすることを試みる（命令Ｅ）。そしてそれに対して
も応答がない場合、同じ命令を節点４へ発信し、それが
新しい受動的監視装置としての役目を受入れ、それのデ
ータを送信することで応答する。次の走査は、従つて回
路網上で節点０，４，６が能動的な通常の動作である。
本発明の単一媒体実施例においては、通常回路網動作を
停止させる単一の節点故障やケーブル断線に対して保護
するための冗長設計がとられている。能動的監視装置は
各節点に受動的監視装置の役目を割当てる（それ自身の
節点番地から開始し、１ずつ増やしてｎ−１から０まで
巡る）。応答する最初の節点が受動的監視装置の役目を
受入れる。このようにして、回路網はケーブル断線に対
する冗長保護の最適化が図られる。例えば、スイツチで
選択されたＡＭが番地０を有し、回路網の一端に位置し
ているとすると、番地１の節点は回路網の反対側の端に
位置することになる。能動的監視装置が故障した場合に
は、受動的監視装置が能動的監視装置(PAM)の役目を受
持ち、他の１つの節点に受動的監視装置の役目を割当て
る。この構成は単一のケーブル断線に対して最適のもの
となつている。というのは、この回路網の両片がＡＭか
ＰＭのどちらかを有するので両方共に独立な動作を継続
することができるからである。すなわち２つの両極端部
の間で断線が発生した場合には、受動的監視装置は回路
網通信をきくことを停止し能動的監視装置の役目をとつ
てかわり、新しい受動的監視装置を割当てる。これは回
路網の端にあるスイツチで選ばれた能動的監視装置がそ
れの以前の受動的監視装置が応答しない場合に採る動作
と同じである。
ケーブル断線が修理されると、２つの節点がＡＭとして
動作しているために衝突が発生する。このような衝突の
結果、CRCチエツクが合致しないという誤つたメツセー
ジが発せられる。回路網プロトコルは、３つの連続した
CRCエラーの発生の後に回路網から能動的監視装置を取
除き、節点リセツトを実行するようになつている。スイ
ツチの選択によつて能動的監視装置として指定されるの
は１つの節点だけあるから、リセツトの後能動的監視装
置として動作するただ一つの節点はスイツチ選択の能動
的監視装置である。このようにして通常の様式で回路網
動作が継続される。
能動的監視装置節点が故障し、受動的監視装置が能動的
監視装置を引きつぐ場合にも衝突が発生しうる。SAMが
修理されて動作しはじめるとき、もしSAMが直ちに回路
網の制御を行うことになつていれば衝突が発生する。こ
の場合、回路網プロトコルはそのSAMに回路網活動をき
くように命ずる。もし何も活動が検出されなければ、そ
れが回路網通信を開始する。もしそのような活動が検出
されると、SAMはPAMがSAMの番地に対してポールを発信
するのを待つ。これが発生すると、SAMは命令Ｃを発信
して応答する。命令Ｃは受動的監視装置の役目のそれま
でのすべての割当てを取消し、ポール命令を発信する節
点に対して受動的監視装置の役目を割当てる。それ以後
は通常の回路網通信が進行する。
第２０図に示されたように節点の役目に関する各種の衝
突が分類される。まず節点に電源が投入された場合に
は、それらは非監視装置ＮＭで状態Ｖにあるか、スイツ
チによつて選択された能動的監視装置SAMで状態Ｉにあ
るかのいずれかである。通常動作において、ただ１つの
ＡＭが存在し、SAMが通信を開始するまで通信は発生し
ない。このように休止バス時間切れが発生し、SAMは状
態IIへ移行し、通信を開始し、受動的監視装置ＰＭを割
当て、ＮＭを状態Ｖから状態IVへ移行させる。何か不都
合が発生しない限りこれ以上の状態遷移は発生しない。
SAMが電力を失なうと、通信は休止バス時間切れ期間の
間停止し、ＰＭを状態IIへ移行させ、通信を再開させ
る。PAMは前と同じように新しいＰＭを割当て、割当て
られた節点でＶからIVへ状態遷移を起こさせる。次に回
路網は通常通り動作し、１節点減ずる。SAMが電力を復
帰すると、それは状態Ｉにあるが、バスは休止状態では
なく、従つて時間切れはない。SAMはそれ自身の番地へ
ポールが与えられるのを待ち、命令Ｃで応答する。これ
によつてPAM中でIIからIVへの遷移を発生し、他方SAMは
状態IIへ移行し通信を開始する。SAMは直ちに新しいＰ
Ｍを割当てる。ＰＭがそれの番地へ命令を受信する場合
は常に、命令４とデータで応答する。命令４は常に、命
令を送られたＰＭのみをＰＭとして残す以外はすべての
ＰＭ中にIVからＶへの状態の遷移を発生させる。再び回
路網は通常通り動作する。
ＡＭとＰＭの間にケーブル断線が発生すると、既に述べ
たように２つの独立した回路網ができ、ケーブルが再び
接続された時に、状態IIの２つの節点と、たぶん状態IV
の２つの節点とが存在する。状態IIにある節点はしばし
ば衝突し、しばしば応答する装置から衝突をきき、しば
しば互にきき、そしてしばしば正常な応対もきく。任意
の節点が３個の連続したCRCエラーを受信すると、それ
は自身をリセツトし、それがリセツトされた場合、それ
が状態Ｉへ復帰するSAMでない限り状態Ｖへ復帰する。S
AMもまた回路網上のすべての装置をポールし有効な応答
を得なかつた場合にリセツトする。但しPAMはそうでな
い。既に上に電力停止に関連して述べたように、SAMが
リセツトする時は常にそれは制御権を再入手する。ＡＭ
のどちらかが３個の連続した衝突（CRCエラー）をきく
と、それらはリセツトされる。もし１個がリセツトされ
ると他は制御状態に残される。もし両方がリセツトされ
ると、SAMはそれが回復すれば支配的となり、SAMがリセ
ツトされている間はＰＭが支配的となり、SAMが上述と
同様回復し次第制御権を譲渡す。もしSAMが他のＡＭへ
の応答をきくと、それはそのSAMが送つた命令に対する
適正な応答ではなく無視される。このようにすべての装
置がポールされると、SAMはリセツトされ支配的にな
る。更にＡＭの１個がこの前に他のものからポールまた
はTSAを受けとる方が可能性高い。
ＡＭが命令Ａ，Ｅ，８，Ｃのいずれかを受信するとき、
そのような特殊な作用が要求されるのは回路網上でその
ＡＭのみではない。支配命令Ｃは常に、上述のようにPA
Mに対してIIからIVへの状態の遷移を起こさせる。他の
装置へのポールやTSAもまた、それら節点からの応答
を、もしそれらがライン上にあれば、発生させる。この
ようにして、受信するＡＭは、この時点に命令を送信す
るようになつていると、不明瞭な衝突を起こすことにな
る。逆に、衝突をさけ、回復を早めるために、そのよう
な受信を行なうことは、受信するＡＭ中で待ち状態Ｉへ
の遷移を起こさせることになる。
各節点はそれ固有の番地を有しているので、ＡＭが受信
機固有の番地への別のＡＭからの要求を受信する場合に
は衝突のおそれは少なく、受信装置はその時点で監視の
作業を承認し、応答することができる。
待ち状態Ｉにおいて、もしSAMがそれ自身への命令を受
信すると、それは支配命令Ｃで応答し、制御権を取りも
どす。もしＰＭがそれ自身に対するＰＭ割当ての命令Ｅ
を受信すると、それは再びＰＭ（状態IV）となり、命令
４で応答する。その替りにＡ命令を受信すると、それは
ＮＭ（状態Ｖ）へ復帰し、命令０で応答する。後者の２
つの遷移において、制御権は現状のＡＭに残つている。
SAMが状態IIにあつて、命令Ａまたは命令Ｅを受信する
と、それの応答は、命令Ｃを送り（状態IIIへの遷移と
して示されているように）回路網の制御権をとりもどす
ことである。他のＡＭはもしPAMであればＰＭになり、
もしSAMであれば後にそれ自身へのポールが受信された
時に制御権を取りもどすために待ち状態Ｉへ移行する。
ＡＭが命令８を受信する場合も、命令ＡとＥと同様に取
扱かうことができるが、好適実施例においては、その待
機位置がポールされる次の機会まで決定を残すように待
ち状態Ｉへ移行させることの方がより指導的であること
が見出されている。
節点の数、断線の場所、独立した回路網区分上での命令
の相対的なタイミングに依存して、数多くの遷移の組合
せが可能であるが、リセツト状態と待機状態はすべての
組合せは平等的に１つの能動的監視装置に決定されるこ
とを保証しており、任意の応答するＰＭは他のすべての
ＰＭを排除するため１つのＰＭに関する決定もまた保証
されている。
第２図を参照しながら、本発明の第２の実施例について
説明する。通信モジユールＣＭには２重ポートが設けら
れており、もしDIP SWT 0のDIPスイツチ０位置９が１に
選ばれると、そのモジユールは冗長媒体と共に機能する
ことができる。こうして通信チツプ２０のポートＡは局
部的ライン接続ブロツクを通して通信バス１２′の１つ
の媒体へつながれ、チツプ２０のポートＢは同様のブロ
ツクを通して、より線対ケーブルの他方の媒体へつなが
れる。第１図に示されたようにバスの各媒体へいくつか
のＣＭ（CM0からCMn-1）が直列的に接続されている。本
実施例の動作は第１の実施例と似ており、説明は２つの
実施例の間で異なる部分にのみ限定する。
冗長媒体方式においては、通信モジユールは能動的であ
るか非能動的であるかのどちらかであり、受動的監視装
置動作モードは存在しない。能動的監視装置はDIP SWT
0（位置９）によつて選ばれ、与えられた１つの回路網
に対しては１つの能動的監視装置のみが選ばれる。２重
媒体インタフエースにおいては、能動的監視装置は各媒
体上でどの節点が能動的であるかを決定し、最大数の能
動的節点を有する媒体を導びくチヤネル（あるいは各チ
ヤネル上の節点の数が等しければチヤネルＡ）として用
いる。両回路網媒体上へポールが発信される。番地が能
動的リストに含まれている節点がTSAに応答しなかつた
場合には、能動的監視装置は直ちに両媒体上でその節点
をポールするそれでもその節点が応答しない場合には、
能動的監視装置は最初の媒体へもどつてこの作業をくり
かえす。第２の媒体において節点が応答すると、能動的
監視装置は第１の媒体中に故障が発生したと結論し、第
２の媒体へ切替える。このように、２重媒体インタフエ
ースによる冗長方式はケーブル断線及び節点における駆
動機−受信機故障に対し保護する。そのような故障が発
生した場合には、別の媒体へ切換えることによつて通信
が継続される。各節点は、能動的監視装置によつて発信
されるポールに対する応答に基づいて、各媒体に対して
能動的節点のリストを保有する。このリストは回路網の
故障探しを助けるために利用でき、あるいは故障状態を
表示して回路網通信の中断をさけるために適切な処置が
とれるように用いられる。２重媒体回路網から１つの節
点を取り除くことによつて、能動的監視装置が別の媒体
へ切換えることはしない。それは両媒体インタフエース
からその節点を取り除くことによつて能動的節点の数の
平衡が逆転することはないからである。
第１１図（及び第１９図に示された２重媒体走査に対す
る真理チヤート）を参照すると、０の番地を有するＡＭ
と回路網上の他の装置３，４，６に対する２つの通常の
走査が示されている。ポート命令Ａが両媒体上に送出さ
れることを注意しておく。第１２図において節点４がチ
ヤネルＡ上でそのTSAに応答しないと、チヤネルＡ上へ
ポール命令が送出され次にチヤネルＢ上へ送出される。
チヤネルＢ上に応答があつた場合にはすべての節点に対
してチヤネルＢへの媒体切換えが行われる。
特に第１３図を参照して回路網通信割込み構造について
説明する。このシステムのハードウエアでは、直列通信
チツプ２０(SCC)は、文字を受信するか文字送信を終了
した場合にレベル１の割込みを発するようになつてい
る。例えば第１３ｂ図を参照すると、受信割込みは高速
で決定論的な通信を行うために、次の送信を開始させ
る。このようにすべての通信は割込みによつて駆動され
る。このことによつて２つの場合に問題が発生する。す
なわち、システム始動の仕方と、期待する受信が発生し
なかつた場合の通信ソフトウエアへの復帰の仕方とであ
る。オペレーテイングシステム（ＯＳ）が後続装置へデ
ータ転送の仕事をするための送信と送信との間にいくら
かの遅延を挿入することも望ましい。この遅延の時間を
決めるためにハードウエアのタイマが用いられ、そのた
め遅延時間内はソフトウエアは自由である。ハードウエ
アタイマ（第１３ｃ図）は、プログラムされた時間間隔
が終了した時にレベル３の割込みを発する。ここにおい
てもまた、レベル１の通信コードがアクセスされる必要
がある。
本発明は「偽割込み」を発生することによつて、レベル
１へ直接分岐することを行つている。CPU中での通常の
割込みは自動的に割込みマスクを適正なレベルへ変更さ
せ、割込みベクトルを呼び出す。割込みの後には任意の
復帰が自動的に実行され、割込みマスクはCPUハードウ
エアによつて記憶されていたその前の値へもどされる。
偽割込みの場合には、他の割込みレベルにあるルーチン
への呼び出しの前後において、割込みマスクはソフトウ
エアによつて正しい値へ変更される。このことにより、
ＯＳ（オペレーテイングシステム）からのレベル１コー
ドの開始、またはタイマ割込みサービスルーチン(ISR)
によるアクセスを許容する。
第１３ａ図を参照すると、電源投入によつて、各モジユ
ールはそれ自身を初期化し、ＰＣとの通信を開始する。
休止バス時間切れ期間が終了すると、これを点検するモ
ジユールはすべての割込みをマスクし、ＡＭ装置のみの
始動スーパーバイザ(supervisor)を呼出す（偽割込
み）。始動スーパーバイザ（第１４図参照）はDoポール
モジユール（第１５図）を呼出し、それによつてハード
ウエアタイマを遅延させるように設定し、遅延の終了時
に分岐すべきベクトルを記憶させる。次にDoポールは時
間切れ点検者へもどり、それは割込みマスクをとりもど
し、実行へもどる。第１の偽割込みは完了する。
遅延が終了すると、通常のレベル３の割込みが制御権を
タイマISRへわたす。このルーチンではすべての割込み
がマスクされDoポールに記憶されていたベクトルが呼出
される。次にDoポールは命令の最初のバイトをSCC２０
へ送り、タイマISRへもどる。ISRは割込みマスクをレベ
ル３値へとりもどしＯＳへもどる。第２の偽割込みが完
了する。
SCC２０がバイトをそれの入力バツフアから送り出す
と、それはレベル１割込みを発生する。送信ISRが次の
バイトをロードしてもどる。最後のバイトが送り出され
るまでこのことが続けられる。次に送信ISR２０を初期
化し、受信状態にし、タイマを時間切れ受信を行うよう
に設定し、もどる。
時間切れ期間内に受信が発生しないときには、タイマは
レベル３の割込みを発生し、それはスーパーバイザに対
して装置が応答しなかつたことを告げるフラグを出し、
始動スーパーバイザに対して偽割込みを実行する（この
分岐のための番地はDoポールが呼び出された時に記憶さ
れている）。次にスーパーバイザはDoポールを呼び出
し、次の装置へポールを送出させる。Doポールが遅延を
設定してもどると、それはタイマISRへもどり、それは
割込みマスクを修正し、ＯＳへもどる。次のポールも第
１のものと同じ経路をとる。
時間切れ期間内に受信が発生しない場合には、SCCレベ
ル１割込みを発生し、それは受信ISRへ分岐する。この
ルーチンは最初のデータバイトを記憶し、時間切れ期間
が終了した時に単にＯＳへもどるようにタイマISRに対
して指示するフラグを設定する。次に受信ISRがもど
る。受信された各バイトは、メツセージの最後を示す終
了フラグが来るまでこの過程をくりかえさせる。次に受
信ISRはＡＭ受信プロセツサへ分岐し、それはもしCRCが
良好であればデータを記憶し応答受信フラグを設定して
始動スーパーバイザへ（タイマISRが時間切れによつて
分岐するのと同じ位置へ）復帰分岐する。もしCRCが不
良であれば、応答受信フラグはクリアされる。制御権
は、次の送信遅延がプログラムされてDoポールがもどる
まで、ＯＳへもどることはない。
一度始動が完了すると、始動スーパーバイザと同様にし
て走査スーパーバイザがアクセスされ、Do TSAモジユー
ル（第１７図）がDoポールモジユールと同様にアクセス
される。
NM/PM装置において、始動は必要でない。最初に受信さ
れたＡＭ命令は、受信ISRを通つてＮＭ／ＰＭデータプ
ロセツサへ伝わり、NM/PMデータプロセツサへはそれが
データを記憶すべきか、応答すべきか、何もしないこと
を要求するのかを決定する。もし命令が応答を要求すれ
ば、データプロセツサは最初のバイトを送信して、残り
を送信ISRに残してもどる。応答の終了時に、SCC２０は
受信のために初期化される。タイマはＮＭ／ＰＭ装置に
よつてプログラムされない。もしＡＭが通信を停止して
しまうと、休止バス点検器中でＰＭはＡＭになる。そう
でなければNM/PM装置において偽割込みは発生しない。
多重バツフアによつて回路網インタフエースとＰＣイン
タフエースの非同期動作が可能である。回路網からＰＣ
へとＰＣから回路網へと向けられたデータに対するバツ
フアの動作は第２１図中に示されている。回路網からの
データフレームは、CRCと長さが検証されるまで受信バ
ツフア中へロードされる。特定の節点例えばＮからのデ
ータが良好であると決定すると、その受信バツフアのポ
インタは古い節点Ｎのバツフアのポインタと交換され
る。新しい節点に対して新データフラグが設定され、オ
ペレーテイングシステムに対して新しいデータが有効で
あることを示す。もしCRCまたは長さが不良であれば、
バツフアの交換は発生せず、古いデータは用いられず、
受信される次のフレームに対しても同じバツフアが用い
られる。
オペレーテイングシステムが、ＰＣ転送のためにSFIC１
８を満たし始めると、それは最初に各節点に対して新デ
ータフラグを点検する。もしフラグが設定されると、オ
ペレーテイングシステムと受信バツフアハンドラーとの
間でバツフアポインタの交換が行われ、最の新しいデー
タをSFICチツプ１８中に保有したまゝフラグはクリアさ
れる。
SFIC RAMからデータが読まれると、オペレーテイングシ
ステムはこのデータを２個の送信バツフアの１個中へ書
込む。次にオペレーテイングシステムは、送信機が発信
バツフアを使用しているかどうかを調べ、バツフアが使
用中でなくなるまで待機する。次にオペレーテイングシ
ステムは送信バツフアをそれ自身のものと交換し、必要
とされる次の時点に新しいデータへのルーチンアクセス
を与える。
この構造で、割込みサービスルーチン(ISR)とオペレー
テイングシステムとの間でバツフアポインタが交換さ
れ、データの複写や移動は行われない。
第２２図は局部ラインカード回路のブロツク図を示す。
直列的通信制御SCC−２０へのあるいはそれからの直列
的データは光結合分離器OCIを通してバツフアされ、分
離される。分離器からの送信データは２重化された３状
態差分ライン駆動器によつて電圧源駆動から電流源駆動
へ変換され、保護回路を通り（スパイクを処理する回路
であり、スパイクは電源及びアースへみちびかれる）送
信ラインへ送られる。受信データは高インピーダンス減
衰器によつて６dBされ、増幅され、別の光結合分離器を
通してSCC−２０へ送られる。各局部ラインカードは、
ランダム雑音をフラグとして読みあやまる可能性がある
ため、バイアスされている。すなわち、２重媒体実施例
において、ケーブル断線がその断線につながるチヤネル
上へ割込みを発生する。ただしモジユールは他のチヤネ
ル上で通信をつづける。内部バイアスによつてこの問題
が取除かれる。
送信制御回路にはまたジヤバストツプ(jabberstop)回路
がつながれており、この回路は、回路網を停止に到らし
めるライン駆動器の制御故障による故障を防止するもの
である。もし単一フレームの送信が選ばれたビツト数、
好適実施例では４，０９６ビツトを超過すると、この回
路は駆動器を停止させる。
ライン駆動器の出力は、LLM+とLLM-と呼ばれるシールド
されたより線対の通信バスの２本の線へつながれてい
る。ライン駆動器は１つの信号状態に対して、LLM+ライ
ンへ電流を供給し、LLM-ラインから電流を吸収し、他方
の信号状態に対してはこれと逆である。
分離された±５ボルトの安定化電源がライン駆動器と受
信器に対して電力を供給する。
第２３図は、好適実施例においてはデジタルNMOS集積回
路である、特殊機能インタフエース制御装置SFIC１８の
ブロツク図である。SFICは、ＰＣへつながれたＡポート
制御デコーダ１８−１と通信モジユールＣＭへつながれ
たＢポート制御デコーダ１８−２、割込みを発生させる
ための割込みレジスタ及びクリア１８−５、Ｂポートに
対して適正な動作モードを知らしめる制御レジスタ１８
−４、ＰＣへ対する及びＰＣからの読み書き要求を策定
する１Ｋ×８のRAM１８−９、通常入出力及びステータ
スレジスタ１８−６であつて両ポートによつてアクセス
可能でステータスを報告するＰＣへの入力ワードと、可
変メモリ開始番地を制御する出力ワードを有する８個の
１ワードレジスタ、RAM１８−９中に適正な動作モード
（書き込みまたは読み出し）を設定するために用いられ
る命令バイト１８−７、Ｂポート番地デコーダ１８−３
及びRAMアクセス制御装置１８−８を含んでいる。制御
装置は、通信モジユールとＰＣとの間にブロツク転送を
行うためのタイミング、復号化、記憶、及び制御機能を
提供し、４０ピンのデユアルインラインパツケージの形
をしている。制御装置１８はＣＭを駆動してシリーズ５
００のＰＣからのデータの読み書きを行わしめ、内部１
Ｋ×８のRAM１８−９とシリーズ５００ＰＣとの間で連
続的に転送されるべき１２８バイトのデータブロツク８
個までを処理しうる論理を供給する。この制御装置は同
一基板上のRAMに対して番地制御を供給するが、開示ブ
ロツク番地は制御装置の外側で構成される。制御装置１
８はまた、制御装置の外部で構成され供給されるそれの
関与する特殊機能の型を同定するための８ビツトのステ
ータレジスタを備えている。制御装置１８はシリーズ５
００ＰＣからの制御バイトを解読し、それに引きつづく
制御信号に正しく応答し、指定された転送を実行するた
めの復号論理を提供する。制御装置１８は更に割込み状
態を認識し、それをＳＦ制御装置、CPUへ送出するため
の論理を提供する。更に、制御装置は、入力または出力
について、ワードまたは個別ビツトについて、８個まで
のシーリズ５００Ｉ／０ポイントの、構成可能な通常の
I/O能力に適応する論理を供給する。
制御装置１８は、２個の分離した制御インタフエースポ
ートＡ及びＢを供給し、２個の外部装置（CPUとＰＣ）
に対して、内部レジスタと内部１Ｋ×８RAM１８−９と
への書き込みを独立して制御することを許容する。
ＡポートはＰＣに対してインタフエースとなり、８ビツ
トのデータバスＡ：Ｄ０からＡ：Ｄ７（Ａポートデータ
バス）すなわち制御装置との間でデータ制御またはステ
ータス情報のやりとりを行う双方向性データライン、４
ビツトのチンネル番地Ａ：ＣＡ０−Ａ：ＣＡ３すなわち
各種のステータスレジスタを読みとり、正常ワードI/O
データバイトの読み書きをするために用いられ、アクセ
スされるべき特定のチヤネルを指示する２進符号化ライ
ン、及び６個の制御信号を含んでいる。Ａ：ＣＳ＊（Ａ
ポートチツプ選択）上の低レベルの能動的信号は制御装
置に対してＡポートデータバス上のデータ転送を実行さ
せる。Ａ：ＳＴ＊（Ａポートデータステータス選択）上
の制御信号は制御装置１８に対して、Ａポートデータバ
ス上を転送すべき情報がデータであるかステータスであ
るかを示す。Ａ：ＷＥ＊（Ａポート読み書き選択）上の
制御信号は制御装置に対して、Ａポートデータバス上を
どちらの方向へ情報を転送すべきかを示す。Ａ：IOC＊
（ＡポートI/Oサイクル完了）上の制御信号は、Ａポー
ト上で正常なI/Oサイクルが完了したことを示す。Ａ：I
OD（ＡポートI/O停止）上の制御信号は通常の出力を停
止させる。Ａ：IOFA1L＊上の出力信号は制御装置１８か
らＡポート制御装置１８−２に対して、直ちにサービス
が必要であることを伝える。これはステータスレジスタ
の内容を読むことによつてリセツトされる。
Ｂポートは通信モジユールＣＭ内で制御CPUに対するイ
ンタフエースとなる信号を供給し、Ｂ：Ｄ０−Ｂ：Ｄ７
（Ｂポートデータバス）すなわち制御装置１８のデータ
と制御が送信される８本のデータライン、Ｂ：ＡＤ０−
Ｂ：ＡＤ６（Ｂポート番地）すなわちＢポートデータ及
び制御情報と後続の制御信号の発生源及び送信先を同定
する７本の番地ラインを含んでいる。Ｂ：ＣＳ＊（Ｂポ
ートチツプ選択）上の信号は制御装置１８に対しＢポー
ト制御信号を解読させる。Ｂ：ＷＥ＊上の制御信号は制
御装置１８へ書込むためにＢ：ＣＳ＊と共に低レベルパ
ルスを発する。Ｂ：ＲＤ＊とＢ：ＷＥ＊がどちらも低レ
ベルに保持されている場合に、チツプに対するマスタリ
セツトが作用しうる。Ｂ：ＲＤ＊（Ｂポート読み出し励
起）上の制御信号は、制御装置１８から読み出すため
に、Ｂ：ＳＣ＊と共に低レベルパルスを発する。Ｂ：Ｒ
Ｄ＊とＢ：ＷＥ＊が両方共に低レベルに保たれている
時、チツプのマスタリセツトが作用しうる。Ａ：CLK
（Ｂポートクロツク入力）に対して2.5MHzないし４MHz
の連続的クロツク信号が供給される。Ｂ：１ＮＴ＊（Ｂ
ポート割込み）上の出力信号はＢポート制御装置に対し
て、それからのアテンシヨンを必要とすることを伝え
る。この割込みの原因は読み出し可能な割込みレジスタ
中に保存されている。
Ｂポート制御デコーダ１８−２は、Ｂ：ＣＳ＊パルスが
低レベルである場合に常に７本のＢポート番地ラインを
復号化し、そのHEX番地符号に基づいて機能する。
Ａポート制御デコーダ１８−１はＡポートラインＡ：Ｗ
Ｅ＊とＡ：ＳＴ＊上の状態を用いて、Ａ：ＣＳ＊パルス
が低レベルにある時にどのような作用が要求されるかを
決定し、それら制御ライン及びそれまでの履歴にもとづ
いて機能する。
制御装置１８は、RAM１８−９とＡポート間のデータブ
ロツク転送を実行し、通常I/Oレジスタ１８−６とＡポ
ートとの間のデータ転送を実行する。RAM番地制御装置
１８−８は制御レジスタ１８−４設定に従つてRAM１８
−９の番地ラインを駆動する。割込み論理がレジスタ１
８−５によつて与えられ、それはそのレジスタ中へ適切
なビツトを設定することによつてＢポートへ送られる。
第２４図及び第２５図は、各種の節点数に対し、また節
点当り送信される各種ワード数に対して、送信バスによ
つて達成される回路網性能を示す特性曲線であり、第２
４図は第１の実施例についての特性を示し、第２５図は
第２の実施例についての特性を示している。これらの曲
線はメツセージ時間切れと、受信されたメツセージと次
の時間スロツト割当ての間の能動的監視装置遅延、に対
して選ばれた値を反映している。
上の説明で、本発明に従えば、ＰＣの走査時間に非常に
近い速度でＰＣ間の少量データ通信を、データの完全性
を保証した形で、信頼性高くかつ従来のSCADA方式より
も大幅に低コストで行いうるシステムと方法が得られる
ことが明らかであろう。本発明で用いられる手続きに
は、各々の節点に対してそれのもつメツセージを送信す
る機会を保証しながら、衝突なしに節点の追加、削除を
行い、送信権に関する節点間の衝突をさばくやり方で回
路網を運営することと初期化することが含まれる。
例えばポールやTSA命令中にはデータワードが含まれな
いためメツセージフレームの長さが非常に短かい等、メ
ツセージフレームの長さが最適化された、閉じたシステ
ム構造を用いることはすべてのメツセージがすべての節
点に対して受信できるように回路網上を送信されるとい
う事と相まつて、バス帯域幅の有効な利用にむすびつて
いる。
２つの実施例は、その回路網を採用すべき特定の工業プ
ロセスや工場環境に最もよく適合するように冗長度を選
ぶ場合の２つの選択の仕方を与えている。
本発明の２つの実施例につき詳細に説明した。本発明の
範囲から出ることなく、上述の詳細な点に対して数多く
の変更や修正が可能であることは明らかであり、従つて
本発明は特許請求の範囲によつて制限されるものであつ
て、上述の詳細な説明によつて限定されるべきものでな
いことは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施例に従つて、通信モジユ
ールを介して単一の媒体通信バスへ直列的に接続された
複数個のプログラム可能な制御装置を含む、例示プロセ
ス制御システムの概略図である。 第２図は、第１図と類似のシステムであつて、本発明の
第２の実施例に従つて、２つのポートを有する通信制御
装置を通して２重媒体通信バスへ直列的に接続されたプ
ログラム可能な制御装置のシステムの概略図である。 第３図は、本発明に従う通信モジユールの概略ブロツク
図である。 第４図は、通信モジユールと共に用いられる動作システ
ムソフトウエアのブロツク図である。 第５図は、送信メツセージフレームの書式を示してい
る。 第６図は、メツセージフレームの制御／アドレスフイー
ルドの書式を示している。 第７図は、メツセージ書式のメツセージフイールドの書
式を示している。 第８図から第１０図は、本発明の第１の実施例のための
各種の走査モードを示しており、図示の都合で命令と番
地のみを示している。 第１１図と第１２図は、第８図から第１０図と類似で、
本発明の第２の実施例のための走査モードを示してい
る。 第１３ａ図、第１３ｂ図および第１３ｃ図は通信階層を
示す概略図である。 第１４図から第１９図は、通信モジユールの動作に関す
る真理チヤートである。 第２０図は、多重監視者を分析する状態図である。 第２１図は、通信モジユールのためのデータ構造図であ
る。 第２２図は、第３図に示されたモジユールの通信チツプ
と共に用いられるライン駆動器／受信器のブロツク図で
ある。 第２３図は、第３図に示された、通信モジユールと共に
使用される特殊機能インタフエース制御装置SFICのブロ
ツク図である。 第２４図は、本発明の第１の実施例に対する走査時間を
示すグラフである。 第２５図は、本発明の第２の実施例に対する走査時間を
示すグラフである。 （参照符号） １１……LEDレジスタ、 １２……通信バス、 １３……リセツトスイツチ、 １４……ROM、 １６……RAM、 １８……SFIC、 ２０……通信チツプ、 ２２……監視タイマ、 １８−１……Ａポート制御デコーダ、 １８−２……Ｂポート制御デコーダ、 １８−３……Ｂポート番地デコーダ、 １８−４……制御レジスタ、 １８−５……割込みレジスタ及びクリア、 １８−６……通常I/O及びステータスレジスタ、 １８−７……命令バイト、 １８−８……RAM番地制御装置、 １８−９……１Ｋ×８RAM。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 29/00

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】通信バスに結合された複数のプログラム可
    能な制御装置間で密接に結合した情報の通信を制御する
    装置であって、 上記通信を制御する装置は、複数の通信モジュールを含
    み、 上記通信モジュールの各々は、上記制御装置の１つと上
    記通信バスとの間に結合されており、 上記通信モジュールの各々は、上記通信バス上でデータ
    の送信受信を行うようになっており、 上記通信モジュールの少なくとも１つは能動的監視装置
    として動作するようになっており、該能動的監視装置
    は、上記通信バスに結合されている他の通信モジュール
    の各々に対して順次時間スロットを許可して、上記他の
    通信モジュールの各々にそれぞれの時間スロットのあい
    だデータを送信させることにより、上記通信バス上の送
    信活動に排他的制御を行い、 少なくとも能動的監視装置として動作する上記少なくと
    も１つの通信モジュール以外の上記通信モジュールは、
    非監視装置として動作するようになっており、該非監視
    装置は、上記能動的監視装置によって許可されたときの
    み、上記通信バスに結合された他のすべての通信モジュ
    ールに対してデータを送信するようになっており、 非監視装置として動作するようにされた上記通信モジュ
    ールは、受動的監視装置としても動作するようになって
    おり、該受動的監視装置は、上記能動的監視装置によっ
    て許可されたときに上記通信バスに結合された他のすべ
    ての通信モジュールに対してデータの送信を行うのに加
    えて、上記通信バス上の送信活動を連続的に監視し、所
    定の時間送信活動がなかった後、上記通信バス上の送信
    活動に排他的制御を行う能動的監視装置となり、 上記通信を制御する装置は、上記所定時間の完了の指示
    を与えるタイマ手段と、能動的監視装置として動作する
    ようにされた上記少なくとも１つの通信モジュール以外
    の上記通信モジュールの１つを受動的監視装置として割
    り当てる手段とを含む上記通信を制御する装置。
  2. 【請求項２】上記通信モジュールの各々は、能動的監視
    装置として動作可能であり、 上記通信モジュールの各々は、非監視装置および受動的
    監視装置として動作可能であり、 上記通信を制御する装置は、上記通信モジュールの１つ
    を、ユーザ選択の能動的監視装置として選択する手段を
    含む特許請求の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】通信バスに結合された分散型のプログラム
    可能な複数の制御装置間で密接に結合した情報の回路網
    バス通信を制御する方法であって、 上記制御装置の各々は、上記通信バス上でデータの送信
    および受信を行うようにされた通信モジュールを介して
    接点において上記通信バスに結合され、 上記通信モジュールは、能動的監視装置および非監視装
    置として動作するようになっており、該能動的監視装置
    は、上記回路網を走査し、上記回路網上の送信活動に排
    他的制御を行い、該非監視装置は、上記能動的監視装置
    によって許可されたときに上記回路網上の他のすべての
    通信モジュールに対してデータを送信するようにされ、 上記通信モジュールのただ１つを、上記通信バス上の通
    信を制御するための能動的監視装置として指定し、 上記能動的監視装置は、動作時その最初の回路網走査
    で、上記回路網に結合された上記通信モジュールの各々
    に対してポールを送信してどの通信モジュールが上記回
    路網上で活動状態にあるかを決定し、 ポールされた通信モジュールは、そのモジュールのデー
    タを上記通信バス上に送信するようにされ、 上記能動的監視装置は、上記回路網上で活動状態にある
    通信モジュールとして、上記ポールに応答した通信モジ
    ュールのリストを作成し、 上記能動的監視装置は、以後の通常の各走査のあいだ、
    その走査の一部を上記リストに含まれる各通信モジュー
    ルに対する時間スロット割り当て（ＴＳＡ）として割り
    当て、上記リストにある各モジュールに順次ＴＳＡを送
    信し、 上記ＴＳＡを受信した通信モジュールは、許可されたと
    きに、そのモジュールのデータを上記回路網内の他のす
    べての通信モジュールに対して上記通信バスで送信し、 上記通信モジュールは、受動的監視装置としても動作す
    るようになっており、該受動的監視装置は、許可された
    ときに上記通信網上の他のすべての通信モジュールに対
    しデータを送信するのに加えて、上記通信網上の送信活
    動に排他的監視制御を行う能動的監視装置にもなり、 上記能動的監視装置に、上記回路網に結合されている残
    りの通信モジュールの１つを受動的監視装置として指定
    させ、 上記受動的監視装置は、送信活動の存在に注目して上記
    回路網を連続的に監視し、 上記受動的監視装置は、送信活動がない期間ごとに計時
    を行い、 所定の時間にわたってそのような送信活動がない状態が
    発生したときに、上記受動的監視装置は、上記回路網の
    送信活動の排他的監視制御を行う能動的監視装置として
    働く 行程を含む制御方法。
  4. 【請求項４】通信バスに結合されたｎ個のモジュールが
    あって、更に各回路網走査に１個のかつ異なるモジュー
    ルへポールを送信し、ｎ回路網走査毎に１度の割合で回
    路網につながれているすべてのモジュールが点検され、
    回路網上で活動状態にあるモジュールのリストが連続的
    に更新できる行程を含む特許請求の範囲第３項記載の方
    法。
  5. 【請求項５】上記回路網中の能動的なすべてのモジュー
    ルが回路網中で能動的なすべての他のモジュールのリス
    トを保有しており、更に回路網の送信活動を制御するこ
    とになった受動的監視装置が回路網上の残る能動的モジ
    ュールのうちから１個を受動的監視装置に指定する行程
    を含む特許請求の範囲第３項記載の方法。
  6. 【請求項６】上記通信バスが２重媒体を含み、各通信モ
    ジュールが１対のポートを含み、各モジュールの上記対
    のうちの１つが１つの媒体へつながれ、各モジュールの
    上記対の他のものが他の媒体へつながれており、ポール
    を送信する上記工程が各モジュールの各ポートへ上記ポ
    ールを送ることを含み、上記非監視装置モジュールが両
    媒体上で情報を受信する用意があり、ポールを送られた
    上記非監視装置はそのポールによって励起されてそれが
    ポールを受けた同じ媒体上へそれのデータを送信するこ
    とで応答し、能動的監視装置は各媒体上の応答の数を比
    較し、最大数の応答が受信された媒体上のすべての能動
    的装置からのそれ以上の送信を指示するようにした特許
    請求の範囲第３項記載の方法。
  7. 【請求項７】通信バスに結合された分散型のプログラム
    可能な複数の制御装置の回路網を用いてプロセス制御を
    行うためのシステムであって、 上記制御装置の各々は、上記プロセスに関する入力情報
    を受信し、上記入力情報に基づいた適切な出力情報を決
    定し、上記プロセスを制御するために、選択した出力装
    置に対して出力信号を発生するようになっており、 上記複数の制御装置間で密接に結合した情報の通信を制
    御する装置が、上記プログラム可能な制御装置の各々と
    上記通信バスとの間に結合された通信モジュール手段を
    含み、 上記通信モジュール手段の各々は、上記通信バス上でデ
    ータを送信受信するようになっており、 上記通信モジュール手段の１つが、能動的監視装置とし
    て動作するようになっており、該能動的監視装置は、上
    記回路網上の他の通信モジュール手段の各々に対して順
    次時間スロットを許可し、上記他の通信モジュール手段
    の各々にそれぞれの時間スロットのあいだデータを送信
    させて、上記回路網上の送信活動に排他的制御を行い、 上記他の通信モジュール手段の各々は、非監視装置とし
    て動作するようになっており、該非監視装置は、上記能
    動的監視装置によって許可されたときのみ、上記回路網
    上の他のすべての通信モジュール手段にデータを送信す
    るようになっており、 非監視装置として動作する上記通信モジュール手段の各
    々は、受動的監視装置としても動作するようになってお
    り、該受動的監視装置は、上記能動的監視装置によって
    許可されたときに、上記回路網内の他のすべての通信モ
    ジュール手段に対してデータの送信を行うのに加えて、
    上記回路網上の送信活動を連続的に監視し、所定の時間
    送信活動がなかった後、上記回路網上の送信活動に排他
    的制御を行う能動的監視装置となり、 また上記システムが、上記所定時間の完了の指示を与え
    るタイマ手段と、上記非監視装置の１つを受動的監視装
    置として割り当てる手段とを含むシステム。
  8. 【請求項８】上記制御装置が記憶手段を含み、上記記憶
    手段がその中に上記のような情報の位置を選択的に選ぶ
    ための手段を含み、それによって上記位置が上記通信モ
    ジュールからアクセスでき、また通信モジュールへ与え
    られるようになった、通信制御装置を含む特許請求の範
    囲第７項記載のシステム。
  9. 【請求項９】制御装置相互間の密接に結合された情報の
    通信を制御するための上記装置が通信モジュールが送信
    することのできる１個から１６個までのワードから選ぶ
    ための手段を含む特許請求の範囲第７項記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】制御装置相互間の密接に結合された情報
    の通信を制御するための上記装置が、情報をメッセージ
    フレームの形で通信バス上へ送りだす通信駆動手段を含
    み、更にメッセージフレームが選ばれた長さを超過した
    場合通信装置手段を停止させる回路手段を含む特許請求
    の範囲第７項記載のシステム。
  11. 【請求項１１】通信モジュールが通信モジュールによっ
    て受信された与えられた情報の同定を、そのような与え
    られた情報の受信を確認することなしに行うようにした
    ワード同定手段を含んでいる通信制御装置を含む特許請
    求の範囲第７項記載のシステム。
  12. 【請求項１２】もし１つのモジュールが与えられた時間
    切れ期間内にそれのデータを送信することを行わない場
    合には、回路網走査の効率よい利用を最適に行うために
    リスト上の次のモジュールへＴＳＡを再割当てする工程
    を含む特許請求の範囲第３項記載の方法。
  13. 【請求項１３】各モジュールに対してそれが受信した情
    報の確認を行わせ、選ばれた数のひきつづく情報が無効
    であった場合に回路網の監視制御から能動的監視装置を
    除去する工程を含む特許請求の範囲第３項記載の方法。
  14. 【請求項１４】回路網から除去され、回路網上で不活動
    化された指定能動的監視装置を次の２つの事象のうちの
    どちらかが発生するまでは送信権を差止めることであっ
    て、その第１の事象はバス上に送信される通信が存在し
    ない期間が選ばれた期間以上経過することであり、第２
    の事象は上記指定された能動的監視装置がそれ自身の番
    地へポールを受信することであり、このような事象の発
    生した場合には、指定された能動的監視装置が回路網上
    の監視制御をとりもどす工程を含む特許請求の範囲第３
    項記載の方法。
  15. 【請求項１５】以前に指定された受動的監視装置がそれ
    のＴＳＡまたはポールに対して応答しなかった場合に、
    能動的監視装置に別のモジュールを受動的監視装置とし
    て再指定させる工程を含む特許請求の範囲第３項記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】受動的監視装置に改めて指定されたモジ
    ュールにその指定を確認させ、すべての他の受動的監視
    装置割当てを取消し、それによって１つのモジュールの
    みが受動的監視装置として動作する工程を含む特許請求
    の範囲第１５項記載の方法。
  17. 【請求項１７】各モジュールに回路網上で能動的なモジ
    ュールのリストを作り保有させる、工程を含む特許請求
    の範囲第３項記載の方法。
  18. 【請求項１８】各モジュール手段がスイッチ手段を含
    み、それによって、各モジュール手段がそれの時間スロ
    ットの間に回路網上へ送信するための異なる数のデータ
    ワードを選ぶようにした特許請求の範囲第７項記載のシ
    ステム。
  19. 【請求項１９】上記スイッチ手段が１から１６までのう
    ちの任意のデータワードを選べるようにした特許請求の
    範囲第１８項記載のシステム。
  20. 【請求項２０】各モジュールが、回路網上の他のモジュ
    ールに対して選ばれたワード数とは独立に、選ばれた数
    のデータワードをそれの時間スロット割当て時に送信す
    るようにした特許請求の範囲第３項記載の方法。
  21. 【請求項２１】能動的監視装置による回路網走査に必要
    な時間が、回路網中の能動的な各モジュールによって送
    信のために選ばれたデータワードの数に依存するように
    した特許請求の範囲第２０項記載の方法。
  22. 【請求項２２】１個の能動的監視装置が他の能動的監視
    装置からデータを受信した時に、受信側の能動的監視装
    置に対して次の２つの事象のどちらかが発生するまで送
    信活動を差しとめることであって、その第１の事象はバ
    ス上に通信活動が行われない期間が選ばれた期間以上つ
    づくことであり、第２の事象は受信側の能動的監視装置
    がそれ自身の番地へポールを受信することであり、これ
    らの場合には、受信側の能動的監視装置が回路網の監視
    制御権をとりもどし、送信側の能動的監視装置が受動的
    監視装置になるようにした工程を含む特許請求の範囲第
    ３項記載の方法。
JP61042796A 1985-04-03 1986-02-27 通信制御装置 Expired - Lifetime JPH0624371B2 (ja)

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