JPWO2018105047A1 - 通信制御装置 - Google Patents

Abstract

通信効率の向上を図ることができる通信制御装置を提供することを目的とする。通信制御装置（５１）は、複数のノードを含むネットワーク（６１）の通信状態に応じてデータフィールド（６４）における各データ区画の比率を変更してフレーム（６２）を再構成するフレーム構成部（５２）と、再構成されたフレーム（６２）を複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を複数のノードに指令する処理指令部（５３）と、を備える。

Description

本発明は、通信制御装置に関するものである。

通信制御装置は、複数のノードを含むネットワークの通信を制御する。例えば特許文献１には、回路基板に電子部品を装着して基板製品を生産する部品装着機に適用された通信制御装置が開示されている。通信制御装置は、部品装着機における装着ヘッドや部品供給装置などのフィールド機器をノードとしてネットワークを構成する。通信制御装置は、ネットワークの通信に適用される通信規格に準拠して、例えばデータフィールドを有するフレームを送受信することで通信を行う。

特開２０１６−１５１８５１号公報

ネットワークに適用される通信規格によっては、フレームのデータフィールドにおいて複数のノードごとに規定容量のデータ区画が割り当てられることがある。このようなフレームを用いた通信では、ネットワークにおけるノードの追加や交換によって、複数のノードごとの規定容量の総和がデータフィールドの容量を超えると、通信効率が低下するおそれがある。そのため、複数のノードごとの規定容量は、例えばノードの機能に応じた必要最小限の容量が確保される一方で、通信効率を維持する観点から制約を受ける。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通信効率の向上を図ることができる通信制御装置を提供することを目的とする。

本明細書は、複数のノードとの通信において、前記複数のノードごとに規定容量のデータ区画を割り当てられたデータフィールドを有するフレームを送受信する通信制御装置であって、前記複数のノードを含むネットワークの通信状態に応じて前記データフィールドにおける各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成するフレーム構成部と、再構成された前記フレームを前記複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を前記複数のノードに指令する処理指令部と、を備える通信制御装置を開示する。

このような構成によると、通信制御装置は、ネットワークの通信状態に応じてフレームを再構成し、当該フレームを用いて通信可能とするためにコンフィグレーション処理を実行する。これにより、複数のノードのそれぞれは、再構成されたフレームを送受信することになる。よって、ネットワークの通信状態により適切なデータ区画がノードごとに割り当てられるので、通信の必要性が低いノードのためにデータフィールドに所定のデータ区画が確保されることを防止でき、また通信の必要性が高いノードのために適切にデータ区画を確保できる。結果として、ネットワークにおける通信効率の向上を図ることができる。

実施形態における通信制御装置が適用された部品装着機を示す模式図である。 部品装着機のネットワークを示すブロック図である。 ネットワークにおいて送受信されるフレームの形式を示す図である。 フレームの再構成処理を示すフローチャートである。 均等分割により各データ区画の比率が変更されたフレームを示す図である。 通信の重みにより各データ区画の比率が変更されたフレームを示す図である。 通信偏差により各データ区画の比率が変更されたフレームを示す図である。

（１．実施形態）
以下、通信制御装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。通信制御装置は、複数のノードを含むネットワークの通信を制御する。本実施形態において、通信制御装置が複数のフィールド機器を有する生産装置としての部品装着機に適用された態様を例示する。

（１−１．部品装着機１の構成）
部品装着機１は、回路基板９０に電子部品を装着して基板製品を生産する生産装置である。部品装着機１は、例えば回路基板９０の搬送方向（図１の左右方向）に複数並設され、基板製品を生産する生産ラインを構成する。部品装着機１は、図１に示すように、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品移載装置３０と、部品カメラ４１と、基板カメラ４２と、制御装置５０とを備える。以下の説明において、部品装着機１の水平幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向とし、部品装着機１の水平奥行き方向（図１の上下方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な鉛直方向（図１の前後方向）をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１０は、ベルトコンベアなどにより構成され、回路基板９０を搬送方向（本実施形態においてはＸ軸方向）へと順次搬送する。基板搬送装置１０は、部品装着機１の機内における所定の位置に回路基板９０を位置決めする。そして、基板搬送装置１０は、部品装着機１による装着処理が実行された後に、回路基板９０を部品装着機１の機外に搬出する。

部品供給装置２０は、回路基板９０に装着される電子部品を供給する。部品供給装置２０は、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスロット２１を有する。複数のスロット２１には、フィーダ２３が交換可能にそれぞれセットされる。フィーダ２３は、多数の電子部品を収納するキャリアテープを送り移動させて、フィーダ２３の先端側に位置する供給位置において電子部品を採取可能に供給する。

部品移載装置３０は、ヘッド駆動装置３１、移動台３２、および装着ヘッド３３を備える。ヘッド駆動装置３１は、直動機構により移動台３２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成されている。装着ヘッド３３は、部品供給装置２０により供給される電子部品を採取して回路基板９０に移載する作業に用いられる。装着ヘッド３３は、図示しないクランプにより移動台３２に固定される。

また、装着ヘッド３３は、着脱可能に設けられる複数の吸着ノズル３４を有する。装着ヘッド３３は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能に、且つ昇降可能に各吸着ノズル３４を支持する。吸着ノズル３４は、装着ヘッド３３に対する昇降位置や角度、負圧の供給状態を制御される。吸着ノズル３４は、負圧を供給されることにより、部品供給装置２０のフィーダ２３により供給される電子部品を吸着する。

部品カメラ４１および基板カメラ４２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ４１および基板カメラ４２は、通信可能に接続された制御装置５０による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置５０に送出する。

部品カメラ４１は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きとなるように部品装着機１の基台に固定されている。部品カメラ４１は、部品移載装置３０の下方から装着ヘッド３３の吸着ノズル３４に保持された電子部品を撮像可能に構成されている。基板カメラ４２は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の下向きとなるように部品移載装置３０の移動台３２に設けられる。基板カメラ４２は、回路基板９０を撮像可能に構成されている。

制御装置５０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置５０は、回路基板９０に電子部品を装着する装着処理を実行する。上記の装着処理は、制御プログラムに基づいて実行され、部品供給装置２０により供給される電子部品を採取し、電子部品を回路基板９０における所定位置に移載するピックアンドプレースサイクルを複数回に亘って繰り返す処理である。

また、制御装置５０は、装着処理において、装着ヘッド３３の位置や吸着機構の動作を制御する場合に、部品装着機１に複数設けられた各種センサから出力される情報、画像処理などによる認識処理の結果を入力する。そして、制御装置は、制御プログラム、各種センサによる情報、各種の認識処理の結果に基づいて、部品移載装置３０へと制御信号を送出する。これにより、装着ヘッド３３に支持された吸着ノズル３４の位置および回転角度が制御される。

（１−２．部品装着機１のネットワーク６１）
部品装着機１のネットワーク６１について図２および図３を参照して説明する。部品装着機１の制御装置５０は、基板搬送装置１０や部品供給装置２０、部品移載装置３０などのフィールド機器との間でデータ伝送を行う。ここで、「フィールド機器」とは、エンコーダ等の各種センサやリレー装置等の機器から出力されるデータを処理し、生産における所定の作業を行う機器である。フィールド機器のそれぞれは、制御装置５０および他のフィールド機器との間で通信するための通信装置を備える。

制御装置５０は、複数のフィールド機器を複数のノードとして、複数のノードとの通信においてフレーム６２（図３を参照）を送受信する通信制御装置５１を備える。詳細には、通信制御装置５１は、各ノード（フィールド機器）の通信装置との間で通信を行う。ここで、部品装着機１のネットワーク６１には、例えばイーサネット（登録商標）に準拠した通信方式を用いた通信により各種のデータ伝送を行う産業用イーサネットが適用され得る。

また、本実施形態において、部品装着機１のネットワーク６１には、マスター・スレーブ方式が採用される。通信制御装置５１は、複数のノードのそれぞれをネットワーク６１におけるスレーブとして定周期で通信を行うマスターである。通信制御装置５１は、マスターとして各スレーブとの間で送受信されるフレーム６２の伝送を統括的に制御する。各スレーブは、フレーム６２に含まれる各種データに基づいて生産における所定の作業を行う。

通信制御装置５１は、フレーム６２に含まれる各種データを入力する。部品装着機１の制御装置５０は、入力された各種データに基づいて装着処理における制御内容等を決定する。これにより、例えば通信制御装置５１を介して、基板搬送装置１０に回路基板９０を搬入するように指令したり、部品移載装置３０に制御プログラムに応じて電子部品を移載するように指令したりする。そのため、特に上記のような電子部品の移載を伴う装着処理の実行中においては、フィールド機器により取得された現在状態を反映させた動作が必要となり、通信にリアルタイム性が要求される。

また、部品装着機１は、ノード（フィールド機器）の少なくとも一部には、更新可能なファームウェアが組み込まれている。具体的には、ファームウェアは、例えば部品供給装置２０のフィーダ２３の制御部に電子部品の供給制御などを行うプログラムである。フィーダ２３は、外部入力される制御信号や、メモリに記憶されている設定値等に基づいて、ファームウェアを実行する。これにより、フィーダ２３は、キャリアテープを送り移動させて、電子部品を採取可能に供給する。その他に、ファームウェアは、部品移載装置３０の装着ヘッド３３の制御部に吸着ノズル３４のＺ軸方向の位置や、回転角度の制御を行うプログラムとして組み込まれ得る。

上記のように、フィールド機器におけるファームウェアは、要求される機能に応じて予め組み込まれ、新たな機能の追加などに伴いバージョンアップを必要とされることがある。このような場合には、通信制御装置５１は、所定バージョンのファームウェアを特定のフィールド機器に対して送信する。そのため、上記のようなファームウェアの更新に必要なデータの通信を行う際には、特定のフィールド機器に対する通信容量の増加が要求される。

ここで、通信に用いられるフレーム６２は、図３の上段に示すように、ヘッダ６３およびデータフィールド６４を有する。ネットワーク６１における通信がイーサネットに準拠する場合には、フレーム６２は、図示しないＦＣＳ（Frame Check Sequence）を有し、イーサネットフレームを構成する。その場合に、ヘッダ６３は、宛先アドレスや、送信元アドレスなどのフィールドにより構成され、フィールド長が固定されている。データフィールド６４のフィールド長は、ネットワーク６１に適用される通信規格に応じて、所定範囲で可変とされるか、または所定値に固定される。

本実施形態において、データフィールド６４のデータ長は、図３の中段に示すように、所定値に固定されている。また、データフィールド６４は、複数のノードごとに規定容量のデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を割り当てられている。データ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の各規定容量は、例えば必要なデータ通信容量に応じて予め設定される。具体的には、ノードであるフィールド機器が有するセンサやリレーの数に応じた信号数、指令コマンドの伝送に必要な容量に基づいて、データ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の各規定容量が設定される。

上記のように規定容量を設定されたデータ区画は、図３の下段に示すように、テレグラムヘッダ、データ、およびワーキングカウンタにより構成される。このヘッダには、規定容量に相当するデータ長やノードのアドレスが含まれる。ワーキングカウンタは、検証用のチェックビットである。なお、各ノードの規定容量は、固定のフィールド長からなるデータフィールド６４の収まる範囲において、最小データ容量から最大データ容量までの間で設定される。

ここで、上記の「最小データ容量」とは、複数のノードのそれぞれがフレーム６２を送受信するために最低限必要な容量であり、テレグラムヘッダ、上記の信号数に応じたデータ、およびワーキングカウンタに応じた容量となる。規定容量を最小データ容量未満に設定されたノードは、ネットワーク６１において実質的に通信対象から除外される。また、上記の「最大データ容量」とは、ノードが１つのフレーム６２により送受信可能な容量であり、ノードの通信装置の仕様に依存してノードごとに設定される。具体的には、所定の通信規格においては、ノードの通信装置が有する通信バッファの容量が最大データ容量に相当する。

（１−３．通信制御装置５１の詳細構成）
通信制御装置５１は、複数のノードとの通信において、上記のように複数のノードごとに規定容量のデータ区画が割り当てられたデータフィールド６４を有するフレーム６２を送受信する。このようなフレーム６２を用いた通信を行うネットワーク６１は、当該フレーム６２を複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理が各ノードの通信装置において実行される。これにより、各ノードは、データフィールド６４のうち自己に割り当てられたデータ区画を定義される。

コンフィグレーション処理は、一般に、各ノードが通信可能に接続されてネットワーク６１が構築された際に、各ノードにおいて実行される。このとき、各データ区画の規定容量は、ノードごとの最小データ容量を確保しつつ、総和がデータフィールド６４の容量（フィールド長）を超えないように適宜設定される。しかしながら、ネットワークの通信状態が変動した場合に、ノードごとに必要な通信容量が変動する。これに対して、通信制御装置５１は、通信状態の変動に対応した通信を可能として、通信効率の向上を図るものである。

通信制御装置５１は、図２に示すように、フレーム構成部５２と処理指令部５３とを備える。フレーム構成部５２は、複数のノードを含むネットワーク６１の通信状態に応じてデータフィールド６４における各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。ここで、各データ区画の比率とは、前回のコンフィグレーション処理の実行によって定義された各データ区画の規定容量の比率である。

例えば、データフィールド６４の容量が１００バイトであり、３つのデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）がそれぞれ２０，３０，４０バイトである場合には、各データ区画の比率は、２：３：４となる。なお、この例においては、データフィールド６４から３つのデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を除いた余剰領域７２の容量は、１０バイトである。

また、フレーム構成部５２は、本実施形態において、データフィールド６４の一部の領域または全域を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。フレーム構成部５２は、データフィールド６４の一部の領域のみ、またはデータフィールド６４の全域のみを再配布の対象としてもよいし、これらを適宜切り換えて再配布の対象としてもよい。また、データフィールド６４の一部の領域には、例えば上記の余剰領域７２や、通信不要なノードに割り当てられているデータ区画などが含まれ得る。

本実施形態において、フレーム構成部５２は、生産装置（部品装着機１）による生産（装着処理）の実行中にフレーム６２を再構成する場合に、データフィールド６４のうち複数のノードごとのデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を除いた余剰領域７２を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

つまり、部品装着機１が装着処理を実行中である場合には、種々の各データ区画の比率の変更方法のうち、余剰領域を再配分する方法が採用される。このように、部品装着機１の運転モードが生産モードである場合には、現在使用されているフレーム６２において既に配分して割り当てられたデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の容量が維持され、余剰領域７２が複数のノードごとに再配分される。これにより、複数のノードのデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の規定容量が再配分される容量だけ増加され、通信効率の向上が図られている。

また、フレーム構成部５２は、生産装置（部品装着機１）が生産（装着処理）を休止しメンテナンスの実行中にフレーム６２を再構成する場合に、データフィールド６４の全域を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。例えばフィールド機器におけるファームウェアの更新を行う場合には、種々の各データ区画の比率の変更方法のうち、データフィールド６４の全域を再配分する方法が採用される。

このように、部品装着機１の運転モードがメンテナンスモードである場合には、現在使用されているフレーム６２において既に配分して割り当てられたデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の容量を維持することなく、データフィールド６４の全域が複数のノードごとに再配分される。このとき、複数のノードには、少なくとも最小データ容量を割り当てても良いし、最小データ容量未満の容量（ゼロを含む）を割り当ててもよい。これにより、メンテナンスの実行に際して要求される各ノードの通信容量に応じたフレーム６２が再構成され、通信効率の向上が図られる。

また、対象フィールド７１を再配分する場合に、対象フィールド７１を均等にまたは特定の比率で分割するかについて種々の分割方法を採用し得る。具体的には、フレーム構成部５２は、本実施形態において、下記の分割方法（Ａ）〜（Ｃ）の何れか一つにより対象フィールド７１を分割する。分割方法（Ａ）は、対象フィールド７１を複数のノードごとに均等に分割する。よって、フレーム構成部５２は、対象フィールド７１を複数のノードごとに均等に再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

分割方法（Ｂ）は、複数のノードのそれぞれには、ネットワーク６１における通信の重みが予め設定され、複数のノードごとの通信の重みの割合に基づいて対象フィールド７１を分割する。よって、フレーム構成部５２は、分割された対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

上記の「通信の重み」、例えばノードであるフィールド機器の機能に応じて必要される信号数に比例し、センサやリレーの数に応じた信号数、ノードに入出力されるコマンドの容量などが多くなるほど通信の重みが重く設定される。つまり、分割方法（Ｂ）は、通信容量をより多く要求されるノードほど多くの容量が割り当てられるようにする。

分割方法（Ｃ）は、フレーム構成部５２は、複数のノードごとの通信偏差の割合に基づいて対象フィールド７１を分割する。上記の「通信偏差」とは、最大データ容量と最小データ容量の差分であり、そのノードが本来通信にて伝送可能な容量（最大データ容量）と他のノードとの関係により抑制された容量（最小データ容量）との偏差を示す。よって、フレーム構成部５２は、通信偏差の割合に基づいて分割された対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

複数のノードごとの通信偏差は、各ノードの機能に応じて必要とされる信号の量（即ち、各ノードごとの通信の重み）に基づいて、最小データ容量からの増加要求量に相当する。つまり、分割方法（Ｃ）は、分割方法（Ｂ）が生産ラインの管理者やオペレータ等により設定される「通信の重み」を用いるのに対して、各ノードの通信仕様により自動で定まる通信偏差を用いて対象フィールド７１を分割し、通信偏差が大きいノードほど多くの容量が割り当てられるようにする。

処理指令部５３は、再構成されたフレーム６２を複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を複数のノードに指令する。これにより、各ノードは、再構成されたフレーム６２におけるデータフィールド６４のうち自己に割り当てられたデータ区画を定義される。

（１−４．フレーム６２の再構成処理）
通信制御装置５１によるフレーム６２の再構成処理について図２−図７を参照して説明する。以下では、説明を簡易にするために、ネットワーク６１には、図２に示すように、通信制御装置５１の他に、３つのフィールド機器（基板搬送装置１０、部品供給装置２０、および部品移載装置３０）が接続されているものとする。また、各フィールド機器の通信装置を、マスター（通信制御装置５１）から送信されたフレーム６２（図３を参照）が送信される順に、第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、および第三スレーブ８３とする。

本実施形態において、ネットワーク６１における通信は、マスター（通信制御装置５１）から送信されたフレーム６２が全てのスレーブ（第一スレーブ８１から第三スレーブ８３）を通過するとともに、最終のスレーブ（第三スレーブ８３）により送り返されたフレームが再び全てのスレーブ（第三スレーブ８３から第一スレーブ８１）を通過してマスター（通信制御装置５１）に戻される処理を一周期とする。

それぞれのスレーブ（第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、第三スレーブ８３）は、フレーム６２を通過させる際に、データフィールド６４のうち自己に割り当てられたデータ区画（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）にデータを読み書きする。つまり、ネットワーク６１における通信が例えば１ｋＨｚの定周期で行われる場合には、マスター（通信制御装置５１）からフレーム６２が送出され、当該フレーム６２が各スレーブ（第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、第三スレーブ８３）においてオンザフライでデータを読み書きされて再びマスター（通信制御装置５１）に戻されるという処理が１ｍｓごとに実行される。

通信制御装置５１は、例えばネットワーク６１の通信状態の変動やオペレータの要求があった場合に、図４に示すように、フレーム６２の再構成処理を実行する。ここで、ネットワーク６１の通信状態の変動とは、部品装着機１の運転モードが切り換えられたり、同一の運転モードであってもそれぞれのフィールド機器の稼働率に変化が生じたりして、要求される各ノードの通信容量の変化が一定以上に発生したこと、または通信容量の変化を予見したことを意味する。

また、上記の「オペレータの要求」には、部品装着機１の操作を行うオペレータが、例えばその後に行う作業や部品装着機１の運転モードに合わせるように、フレーム６２の最適化を要求することが含まれる。フレーム構成部５２は、先ず部品装着機１の運転モードが生産モードであるか否かを判定する（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））。部品装着機１により装着処理を実行中であり、運転モードが生産モードである場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、フレーム構成部５２は、対象フィールド７１に余剰領域７２を設定する（Ｓ１２）。

一方で、部品装着機１による装着処理が休止しており、運転モードが生産モード以外である場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、フレーム構成部５２は、対象フィールド７１にデータフィールド６４の全域を設定する（Ｓ１３）。ここでは説明を簡易にするために、生産モード以外の運転モードは、部品装着機１のメンテナンスを実行するメンテナンスモードであるものとする。フレーム構成部５２は、対象フィールド７１が設定された後に（Ｓ１２，Ｓ１３）、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分する再配分処理を実行する（Ｓ１４）。

再配分処理（Ｓ１４）は、上記の分割方法（Ａ）〜（Ｃ）の何れか一つにより対象フィールド７１を分割して再配分する。具体的には、対象フィールド７１が余剰領域７２であるとすると、均等分割を行う分割方法（Ａ）では、図５に示すように、対象フィールド７１がスレーブの数（本実施形態では３）で均等に分割され、第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、および第三スレーブ８３にそれぞれ再配分される。これにより、第一スレーブ８１等は、元のデータ区画に加えて均等分割された分（ｑ）だけ容量が増加する。

また、それぞれの通信の重み（ａ，ｂ，ｃ）に基づく分割を行う分割方法（Ｂ）では、図６に示すように、対象フィールド７１が通信の重みの割合（ａ：ｂ：ｃ）で分割され、第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、および第三スレーブ８３にそれぞれ再配分される。これにより、第一スレーブ８１等は、元のデータ区画に加えて通信の重みに応じて再配分された分だけ容量が増加する。

また、それぞれの通信偏差に基づく分割を行う分割方法（Ｃ）では、図７に示すように、先ず最大データ容量（ＭＡＸ１，ＭＡＸ２，ＭＡＸ３）から最小データ容量（ＭＩＮ１，ＭＩＮ２，ＭＩＮ３）が差し引かれて、複数のノードごとに通信偏差（ＤｉｖＤ，ＤｉｖＥ，ＤｉｖＦ）が算出される。そして、この通信偏差（ＤｉｖＤ，ＤｉｖＥ，ＤｉｖＦ）を各ノードの増加要求容量として、対象フィールド７１が通信偏差の割合（ｄ：ｅ：ｆ）で分割され、第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、および第三スレーブ８３にそれぞれ再配分される。これにより、第一スレーブ８１等は、元のデータ区画に加えて通信偏差に応じて再配分されただけ容量が増加する。

その後に、フレーム構成部５２は、各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する（Ｓ１５）。これにより、ネットワーク６１の通信に用いられるフレーム６２におけるデータフィールド６４が最適化される。処理指令部５３は、再構成されたフレーム６２を第一スレーブ８１、第二スレーブ８２、および第三スレーブ８３が送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を複数のノード（第一スレーブ８１等）に指令する（Ｓ１６）。コンフィグレーション処理が実行された後に、通信制御装置５１は、再構成されたフレームを用いて定周期の通信を再開する。

上記のようなフレーム６２の再構成処理による最適化によると、部品装着機１の運転モードが生産モードである場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、定周期で実行される通信の帯域幅（フレーム６２の長さ）における未使用領域（余剰領域７２）を通信に利用可能となる。また、部品装着機１の運転モードがメンテナンスモードである場合に（Ｓ１１：Ｎｏ）、例えば部品供給装置２０のフィーダ２３に組み込まれたファームウェアの更新を行うのであれば、帯域幅におけるデータフィールド６４の全域またはそれに近い領域を、部品供給装置２０（第二スレーブ８２）に割り当てた通信が可能となる。

また、フレーム構成部５２は、ファームウェアの更新のための通信が終了次第、元のフレーム６２または次の処理に応じて最適化されたフレーム６２を再構成する（Ｓ１１−Ｓ１５）。そして、処理指令部５３がコンフィグレーション処理の実行を全てのスレーブ（第一スレーブ８１等）に指令することによって（Ｓ１６）、再構成されたフレーム６２を用いた通信が可能な状態となる。

（１−５．実施形態の構成による効果）
通信制御装置５１は、複数のノードとの通信において、複数のノードごとに規定容量のデータ区画を割り当てられたデータフィールド６４を有するフレーム６２を送受信する。通信制御装置５１は、複数のノードを含むネットワーク６１の通信状態に応じてデータフィールド６４における各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成するフレーム構成部５２と、再構成されたフレーム６２を複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を複数のノードに指令する処理指令部５３と、を備える。

このような構成によると、通信制御装置５１は、ネットワーク６１の通信状態に応じてフレーム６２を再構成し（Ｓ１５）、当該フレーム６２を用いて通信可能とするためにコンフィグレーション処理を実行する（Ｓ１６）。これにより、複数のノードのそれぞれは、再構成されたフレーム６２を送受信することになる。よって、ネットワーク６１の通信状態により適切なデータ区画がノードごとに割り当てられるので、通信の必要性が低いノードのためにデータフィールド６４に所定のデータ区画が確保されることを防止でき、また通信の必要性が高いノードのために適切にデータ区画を確保できる。結果として、ネットワーク６１における通信効率の向上を図ることができる。

また、フレーム構成部５２は、データフィールド６４の一部の領域または全域を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。
このような構成によると、通信制御装置５１は、フレーム６２のデータフィールド６４のうち一部の領域または全域を再配分する対象フィールド７１として特定し、当該対象フィールド７１を適宜再配分することによって各データ区画の比率を変更する。これにより、対象フィールド７１がデータフィールド６４の一部の領域であれば、対象フィールド７１以外の領域については、その領域に応じたデータ容量を維持できる。また、対象フィールド７１がデータフィールド６４の全域であれば、自由度のより高い比率の変更が可能となる。

また、通信制御装置５１は、複数のフィールド機器を複数のノードとする生産装置のネットワーク６１に適用される、請求項２に記載の通信制御装置５１。
複数のフィールド機器（基板搬送装置１０等）を複数のノードとする生産装置（部品装着機１）では、フィールド機器（基板搬送装置１０等）に対する指令が定期的に必要となり、またフィールド機器（基板搬送装置１０等）からの応答性が生産効率に影響することがある。そのため、複数のフィールド機器（基板搬送装置１０等）との通信効率の向上の要請が高い。このような生産装置（部品装着機１）において、データフィールド６４における各データ区画の比率を変更して再構成されたフレーム６２を用いて通信を行うことは特に有用である。

また、フレーム構成部５２は、生産装置による生産の実行中にフレーム６２を再構成する場合に、データフィールド６４のうち複数のノードごとのデータ区画を除いた余剰領域を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

このような構成によると、生産装置（部品装着機１）が生産の実行中である場合には、種々の各データ区画の比率の変更方法のうち、余剰領域７２を再配分する方法が採用される。これにより、生産モードである場合には、現在使用されているフレーム６２において既に配分して割り当てられたデータ区画の容量が維持され、余剰領域７２が複数のノードごとに再配分される。よって、複数のノードのデータ区画は、再配分される容量だけ増加することになる。また、生産において各ノードが通信に必要とする容量が最小限確保される。結果として、データフィールド６４における無駄な領域（余剰領域７２）を削減できるので、通信可能なデータ容量を増加でき、通信効率を向上できる。

また、フレーム構成部５２は、生産装置が生産を休止しメンテナンスの実行中にフレーム６２を再構成する場合に、データフィールド６４の全域を対象フィールド７１とし、対象フィールド７１を複数のノードごとに再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

このような構成によると、生産装置（部品装着機１）が生産を休止しメンテナンスの実行中である場合には、種々の各データ区画の比率の変更方法のうち、データフィールド６４の全域を再配分する方法が採用される。これにより、現在使用されているフレーム６２において既に配分して割り当てられたデータ区画を維持することなく、データフィールド６４の全域が複数のノードごとに再配分される。よって、複数のノードのデータ区画は、例えば通信状態に応じてそれぞれのノードが必要とする容量の割合を反映するように比率が変更される。そうすると、データフィールド６４における無駄な領域（余剰領域７２）を削除しつつ、例えば通信が不要なノードのデータ区画については最小限にできる。また、メンテナンスにおいて通信制御装置５１が各ノードに対して必要とする容量に応じてデータ区画が確保される。結果として、通信可能なデータ容量を増加でき、通信効率を向上できる。

また、生産装置は、回路基板に電子部品を装着して基板製品を生産する部品装着機１である。
このような構成によると、部品装着機は、生産モードにおいては各ノードとの通信にリアルタイム性が要求され、且つ通信効率の向上の要請が高い。また、部品装着機は、ノード（フィールド機器（部品供給装置２０等））の少なくとも一部には、更新可能なファームウェアが組み込まれている。そして、部品装着機のメンテナンスモードにおいて上記のファームウェアが更新される場合には、特にファームウェアを組み込まれたノードへの通信容量の増加が要求される。このように、部品装着機において、データフィールド６４における各データ区画の比率を変更して再構成されたフレーム６２を用いて通信を行うことは特に有用である。

また、フレーム構成部５２は、対象フィールド７１を複数のノードごとに均等に再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。
このような構成によると、データフィールド６４の余剰領域７２または全域である対象フィールド７１がノード数で均等に再配分される。これにより、各ノードのデータ区画は、一律に増加することになる。よって、データフィールド６４における余剰領域７２を削減でき、通信効率を向上できる。

また、複数のノードのそれぞれには、ネットワーク６１における通信の重みが予め設定される。フレーム構成部５２は、複数のノードごとの通信の重みの割合に基づいて対象フィールド７１を再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

このような構成によると、データフィールド６４における余剰領域７２または全域である対象フィールド７１が複数のノードごとの通信の重みの割合で再配分される。通信の重みは、例えばノードの機能に応じて必要される信号の量に比例し、センサの数やサンプリング周期、ノードに入出力されるコマンドの量などの信号が多くなるほど通信の重みが重く設定される。このような通信の重みの割合で再配分することにより、単に均等に再配分する構成と比較すると、各ノードの通信容量の必要性に応じてデータ区画の比率を最適化し、通信状態に適したフレーム６２を再構成できる。

また、複数のノードのそれぞれには、フレーム６２を送受信するために必要な最小データ容量（ＭＩＮ１，ＭＩＮ２，ＭＩＮ３）、および１つのフレーム６２により送受信可能な最大データ容量（ＭＡＸ１，ＭＡＸ２，ＭＡＸ３）が設定される。フレーム構成部５２は、最大データ容量と最小データ容量との差分である通信偏差（ＤｉｖＤ，ＤｉｖＥ，ＤｉｖＦ）を複数のノードごとに算出し、複数のノードごとの通信偏差の割合（ｄ：ｅ：ｆ）に基づいて対象フィールドを再配分することにより各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。

このような構成によると、データフィールド６４における余剰領域７２または全域である対象フィールド７１が複数のノードごとの最大データ容量と最小データ容量の差分である通信偏差の割合（ｄ：ｅ：ｆ）で再配分される。ネットワーク６１構成においては、ノードは、最大データ容量を超えるデータを一周期で入出力することができない。また、通信偏差（ＤｉｖＤ，ＤｉｖＥ，ＤｉｖＦ）は、当該ノードの機能に応じて必要とされる信号の量に基づいて、最小データ容量から要求される増加要求量に相当する。このような通信偏差の割合（ｄ：ｅ：ｆ）で再配分することにより、単に均等に再配分する構成と比較すると、各ノードの通信容量の必要性に応じてデータ区画の比率を最適化し、通信状態に適したフレーム６２を再構成できる。

また、通信制御装置５１は、複数のノードのそれぞれをネットワーク６１におけるスレーブとして定周期で通信を行うマスターである。
このような構成によると、通信制御装置５１は、マスター・スレーブ方式の通信規格に準拠し、各ノードをスレーブとして統括制御することが可能となる。スレーブのそれぞれは、マスターの指令に応じて通信を行うとともに、必要に応じてコンフィグレーション処理を実行する。このようなネットワーク６１において、通信状態に応じてフレーム６２を最適化することは特に有用である。

また、ネットワーク６１における通信は、マスターから送信されたフレーム６２が全てのスレーブを通過するとともに、最終のスレーブにより送り返されたフレーム６２が再び全てのスレーブを通過してマスターに戻される処理を一周期とする。
このような構成によると、ネットワーク６１における一周期の通信が定周期で実行されることにより、通信のリアルタイム性が確保される。このような通信規格においては、所定の周波数を実現するために、データフィールド６４の容量に制限が設けられることから、当該データフィールド６４における各データ区画の比率を変更してフレーム６２を最適化することは、帯域を有効利用することとなり特に有用である。

また、スレーブは、フレーム６２を通過させる際に、データフィールド６４のうち自己に割り当てられたデータ区画にデータを読み書きする。
このような構成によると、スレーブは、フレーム６２をオンザフライでＩ／Ｏ処理を実行する。このような通信規格によると、通信の周波数を高くすることが可能となり、通信のリアルタイム性を向上できる。その一方で、このような通信規格では、データフィールド６４の容量に制限が設けられることから、データフィールド６４におけるデータ区画の規定容量を必要最低限にして余剰領域７２が発生すると、帯域の利用性が低下するおそれがある（余剰領域７２が多くなりがちとなる）。そのため、当該データフィールド６４における各データ区画の比率を変更してフレーム６２を最適化することは、帯域を有効利用することとなり特に有用である。

（２．実施形態の変形態様）
（２−１．フレーム６２の再構成処理について）
実施形態において、フレーム構成部５２は、部品装着機１の運転モード（生産モード／メンテナンスモード）に応じて、対象フィールド７１を余剰領域７２に設定とするかデータフィールド６４の全域に設定するかを切り換える構成とした（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。これに対して、通信制御装置５１は、部品装着機１などの生産装置の運転モードによらず対象フィールド７１を適宜設定する構成としてもよいし、一律に対象フィールド７１を余剰領域７２またはデータフィールド６４の全域としてもよい。

また、通信制御装置５１は、フレーム６２の再構成処理を、例えばネットワーク６１の通信状態の変動やオペレータの要求があった場合に実行するものとした。その他に、生産装置の運転モードが切り換えられた場合や、ネットワーク６１における通信効率の低下を検出した場合などにフレーム６２の再構成処理を実行するようにしてもよい。また、上記の「通信状態の変動」について、通信制御装置５１は、例えばスレーブごとに要求される通信容量の変化量が予め設定された閾値を超える場合に、「通信状態の変動」があったものと判定して、フレーム６２の再構成処理を実行するようにしてもよい。

ここで、各ノードにおけるコンフィグレーション処理にはある程度の所要時間を要し、所要時間が経過するまでは通信を行うことができない。そのため、通信状態の変動が小さくても、その度にフレーム６２を再構成処理し、コンフィグレーション処理を実行すると、処理が過剰となり却って通信効率が低下するおそれがある。そこで、上記のようにスレーブごとに要求される通信容量の変化量が予め設定された閾値を超える場合に、ネットワーク６１の通信状態に一定の変動があったものとして、各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。これにより、過剰なコンフィグレーション処理の実行を防止できる。

さらに、通信制御装置５１は、フレーム６２の再構成処理においてフレーム６２が再構成（Ｓ１５）された後に、コンフィグレーション処理の実行が通信効率向上の観点から有効であるか否かを判定してもよい。具体的には、処理指令部５３は、コンフィグレーション処理の所要時間と、コンフィグレーション処理の実行後における通信効率の変化割合とに基づいて、コンフィグレーション処理の実行の許否を判定する。

つまり、処理指令部５３は、コンフィグレーション処理の実行により一時的に通信が停止しても、その後の改善された通信効率により全体として通信効率が向上するならば、コンフィグレーション処理の実行が有効であると判定し、再構成されたフレーム６２を複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を複数のノードに指令する。一方で、再構成されたフレーム６２を用いて通信効率を改善しても、コンフィグレーション処理の実行により通信が停止する時間の方の影響が大きい場合には、コンフィグレーション処理を実行せずに現状を維持する。このような構成によると、過剰なコンフィグレーション処理の実行を防止できる。

また、対象フィールド７１の再配分処理（Ｓ１４）において、フレーム構成部５２は、３種類の分割方法（Ａ）〜（Ｃ）の何れか一つにより対象フィールド７１を分割して、各ノードに再配分するものとした。これに対して、フレーム構成部５２は、種々の分割方法を採用し得る。例えば、これらの分割方法（Ａ）〜（Ｃ）を通信状態に応じて切り換えたり、混在させたりする方法などを採用し得る。具体的には、通信偏差に基づく分割方法（Ｃ）により、ノードごとの増加要求があるか否かを判定し、増加要求があるノードに対して均等に再配分（Ａ）したり、通信の重みに基づく再配分（Ｂ）したりすることが考えられる。

上記のような構成によると、通信偏差が０であるノードは、最小データ容量からの増加要求量が０と判定され、これ以上の通信容量を再配分されない。そして、その他のノードに対して、通信偏差に基づく再配分を行うのではなく、均等にまたは通信の重みに基づいて通信容量が再配分される。これにより、通信偏差が０であるノードを除く他のノードに対象フィールド７１の通信容量が再配分されるので、通信効率を向上できる。

（２−２．ネットワーク６１の通信規格）
実施形態において、ネットワーク６１に適用される通信規格は、イーサネットであるものとした。そして、通信制御装置５１は、マスター・スレーブ方式が採用されたネットワーク６１において、スレーブと定周期で通信を行うマスターであるものとした。これに対して、通信制御装置５１は、複数のノードごとに規定容量のデータ区画を割り当てられたデータフィールド６４を有するフレームを送受信するネットワーク６１であれば、当該ネットワーク６１に対応する種々の通信規格および通信方式を適用することができる。

（２−３．通信制御装置５１の適用）
実施形態において、通信制御装置５１は、部品装着機１のネットワーク６１に適用されるものとした。そして、通信制御装置５１（マスター）が通信するノードは、基板搬送装置１０（第一スレーブ８１）、部品供給装置２０（第二スレーブ８２）、および部品移載装置３０（第三スレーブ８３）であるものとした。これに対して、通信制御装置５１は、ノードが複数であるネットワーク６１であれば適用することができる。

例えば、４以上のノードを有するネットワーク６１においてフレーム６２の再構成が必要となった場合に、通信制御装置５１は、４以上のノードごとの各データ区画の比率を変更してフレーム６２を再構成する。具体的には、通信制御装置５１は、部品装着機１の部品カメラ４１や基板カメラ４２、その他のフィールド機器が同一のネットワーク６１に含まれる場合には、これらをノードとして扱うことで、実施形態と同様の効果を奏する。

また、実施形態において、生産装置は、部品装着機１である構成とした。これに対して、通信制御装置５１は、複数のフィールド機器を複数のノードとする生産装置であれば、部品装着機１以外の生産装置に適用することができる。具体的には、生産装置は、部品装着機１とともに生産ラインを構成するはんだ印刷機、電子部品を装着された回路基板を検査する検査装置であってもよい。さらに、通信制御装置５１は、これらの生産装置とホストコンピュータを含むネットワークや、生産装置以外の種々の作業を行う装置のネットワークに適用することができる。

１：部品装着機
１０：基板搬送装置（ノード、スレーブ）
２０：部品供給装置（ノード、スレーブ）
２１：スロット、 ２３：フィーダ
３０：部品移載装置（ノード、スレーブ）
３１：ヘッド駆動装置、 ３２：移動台
３３：装着ヘッド、 ３４：吸着ノズル
４１：部品カメラ、 ４２：基板カメラ
５０：制御装置
５１：通信制御装置（マスター）
５２：フレーム構成部、 ５３：処理指令部
６１：ネットワーク
６２：フレーム、 ６３：ヘッダ、 ６４：データフィールド
７１：対象フィールド、 ７２：余剰領域
８１：第一スレーブ、 ８２：第二スレーブ、 ８３：第三スレーブ
９０：回路基板

Claims (14)

1. 複数のノードとの通信において、前記複数のノードごとに規定容量のデータ区画を割り当てられたデータフィールドを有するフレームを送受信する通信制御装置であって、
   前記複数のノードを含むネットワークの通信状態に応じて前記データフィールドにおける各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成するフレーム構成部と、
   再構成された前記フレームを前記複数のノードが送受信可能となるようにコンフィグレーション処理の実行を前記複数のノードに指令する処理指令部と、
   を備える通信制御装置。
2. 前記フレーム構成部は、前記データフィールドの一部の領域または全域を対象フィールドとし、前記対象フィールドを前記複数のノードごとに再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記通信制御装置は、複数のフィールド機器を前記複数のノードとする生産装置の前記ネットワークに適用される、請求項２に記載の通信制御装置。
4. 前記フレーム構成部は、前記生産装置による生産の実行中に前記フレームを再構成する場合に、前記データフィールドのうち前記複数のノードごとの前記データ区画を除いた余剰領域を前記対象フィールドとし、前記対象フィールドを前記複数のノードごとに再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項３に記載の通信制御装置。
5. 前記フレーム構成部は、前記生産装置が生産を休止しメンテナンスの実行中に前記フレームを再構成する場合に、前記データフィールドの全域を前記対象フィールドとし、前記対象フィールドを前記複数のノードごとに再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項３または４に記載の通信制御装置。
6. 前記生産装置は、回路基板に電子部品を装着して基板製品を生産する部品装着機である、請求項３−５の何れか一項に記載の通信制御装置。
7. 前記フレーム構成部は、前記対象フィールドを前記複数のノードごとに均等に再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項２−６の何れか一項に記載の通信制御装置。
8. 前記複数のノードのそれぞれには、前記ネットワークにおける通信の重みが予め設定され、
   前記フレーム構成部は、前記複数のノードごとの前記通信の重みの割合に基づいて前記対象フィールドを再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項２−６の何れか一項に記載の通信制御装置。
9. 前記複数のノードのそれぞれには、前記フレームを送受信するために必要な最小データ容量、および１つの前記フレームにより送受信可能な最大データ容量が設定され、
   前記フレーム構成部は、前記最大データ容量と前記最小データ容量との差分である通信偏差を複数のノードごとに算出し、前記複数のノードごとの前記通信偏差の割合に基づいて前記対象フィールドを再配分することにより各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項２−６の何れか一項に記載の通信制御装置。
10. 前記処理指令部は、前記コンフィグレーション処理の所要時間と、前記コンフィグレーション処理の実行後における通信効率の変化割合とに基づいて、前記コンフィグレーション処理の実行の許否を判定する、請求項１−９の何れか一項に記載の通信制御装置。
11. 前記通信制御装置は、前記複数のノードのそれぞれを前記ネットワークにおけるスレーブとして定周期で通信を行うマスターである、請求項１−１０の何れか一項に記載の通信制御装置。
12. 前記ネットワークにおける通信は、前記マスターから送信された前記フレームが全ての前記スレーブを通過するとともに、最終の前記スレーブにより送り返された前記フレームが再び全ての前記スレーブを通過して前記マスターに戻される処理を一周期とする、請求項１１に記載の通信制御装置。
13. 前記スレーブは、前記フレームを通過させる際に、前記データフィールドのうち自己に割り当てられた前記データ区画にデータを読み書きする、請求項１２に記載の通信制御装置。
14. 前記フレーム構成部は、前記スレーブごとに要求される通信容量の変化量が予め設定された閾値を超える場合に、前記通信容量の変化量に基づいて前記データフィールドにおける各前記データ区画の比率を変更して前記フレームを再構成する、請求項１１−１３の何れか一項に記載の通信制御装置。

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