TW202137728A

TW202137728A - 通信裝置、通信系統、通信方法及程式

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Publication number: TW202137728A
Application number: TW110101073A
Authority: TW
Inventors: 小森博史
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-10-01
Also published as: TWI735401B; JPWO2021199191A1; JP6854991B1; US20230067697A1; WO2021199191A1; DE112020006604T5

Abstract

本發明之通信裝置(10)於藉由與通信裝置(20)共享的共享時刻所規定的每一時間區分與通信裝置(20)進行通信。通信裝置(10)具備：計時部(11)，係計時共享時刻；取得部(13)，係從通信裝置(20)取得關於共享時刻之通信裝置(20)所為之計時的第一誤差的誤差資訊；及指定部(14)，係於時間區分之最先及最後之至少一方對通信裝置(20)指定通信裝置(20)停止資料之發送的停止時間的長度。藉由指定部(14)指定的停止時間的長度係第一誤差及計時部(11)所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。

Description

通信裝置、通信系統、通信方法及程式

本發明係關於通信裝置、通信系統、通信方法及程式。

以工場為代表的設施中，已運用有控制複數個裝置的系統。而且，以往已提出有於該種系統中，用以使複數個裝置正確地協同運作的技術(參照例如專利文獻1)。

於專利文獻1中，記載有關一種協同合作指示裝置，該裝置係預先測量與複數個裝置進行通信所需要的通信送達時間，並且預先確認該複數個裝置之時鐘計數器(clock counter)的精度，對各個裝置發送考量通信送達時間及時鐘計數器的精度而指定應作動之時鐘的實行指示信號。依據該裝置，能夠以較少的誤差使複數個裝置協同合作。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2017-142740號公報

[發明所欲解決之課題]

專利文獻1的技術係不須使用複數個裝置共享的絕對時刻，而使複數個裝置協同合作。然而，於工廠自動化(FA(Factory Automatic))的現場，有時亦採用使在複數個裝置各自進行計時的時刻同步的情形下，藉由於預先決定之每一周期進行通信，以確保即時性的通信方式。若是該通信方式，為了在複數個裝置處理共用的資料，就必須在共用的周期內發送接收資料。但是，在各裝置所為之時刻的同步可能會產生某程度的偏差。為了避免起因於該偏差而導致依照以一個裝置計時的時刻而在一個周期內所發送的資料會依照以其他的裝置計時的時刻而在其他的周期內被接收的情形，乃於每一周期設立禁止由各裝置發送資料的時間。

若在裝置彼此間時刻的同步精度相等，較佳為藉由因應可能產生的偏差而將禁止發送資料的時間長度極力地設定得較短，以確保通信效率。另一方面，工廠自動化網路所連接的裝置之同步精度並非一定，而存在著不同的同步精度的裝置混合的情形。此情形下，必須一台一台地調查裝置的同步精度而對各裝置設定最適當的時間長度，操作者會被賦加繁雜的設定作業的負擔。

本發明係鑒於上述的情事而完成的發明，目的在於減輕對於時刻之同步精度不同的裝置的設定作業。 [用以解決課題的手段]

為了達成上述的目的，本發明揭示的通信裝置係於藉由與其他的裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與其他的裝置進行通信者，該通信裝置係具備：計時機構，係計時共享時刻；取得機構，係從其他的裝置取得關於共享時刻之其他的裝置所為之計時的第一誤差的誤差資訊；及指定機構，係於時間區分之最先及最後之至少一方對其他的裝置指定其他的裝置停止資料之發送的停止時間的長度；藉由指定機構指定的停止時間的長度係第一誤差及計時機構所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。 [發明功效]

依據本揭示，取得機構取得關於其他的裝置所為之計時的第一誤差的誤差資訊，指定機構對其他的裝置指定其他的裝置停止資料之發送的停止時間的長度；藉由指定機構指定的停止時間的長度係第一誤差及計時機構所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。藉此，不需要操作者針對其他的裝置調查並設定時刻之同步精度的作業。因此，能夠減輕對於時刻之同步精度不同的裝置之設定作業。

以下，一邊參照圖面一邊詳細說明本揭示之實施型態的通信系統1000。此外，複數個裝置所為之時刻的共享及時刻的同步，係指將複數個裝置之各者具有的時鐘予以同步之意。若藉由複數個裝置之各者所具有的時鐘將同等的時刻予以計時而於複數個裝置共享該時刻，則複數個裝置會將時刻同步。

實施型態1 本實施型態之通信系統1000係相當於工廠所設置的工場自動化(FA)系統的一部分。通信系統1000係以將構成作為工場自動化系統之生產系統、檢查系統、加工系統、其他系統的機器彼此間，透過通信路徑而連接的方式來形成。如圖1所示，通信系統1000具有通信裝置10、20、30。

通信裝置10、20、30係分別為例如工業個人電腦(IPC (Industrial Personal Computer))、屬於工業用的控制裝置的可程式邏輯控制器(PLC(Programmable Logic Controller))、構成可程式邏輯控制器的單元、網路交換器(network switch)、作為可程式邏輯控制器之控制的對象機器之致動器或機器人、具有感測器的感測裝置、其他的裝置。以下以通信裝置10為工業個人電腦，通信裝置20為網路交換器，通信裝置30為可程式邏輯控制器的例子為中心進行說明。

圖2顯示通信裝置10、20、30之硬體構成。圖2所示的通信裝置40為通信裝置10、20、30的總稱。作為其硬體構成，通信裝置40具有處理器41、主記憶部42、輔助記憶部43、時鐘部44、輸入部45、輸出部46及通信部47。主記憶部42、輔助記憶部43、時鐘部44、輸入部45、輸出部46及通信部47之任一者都是透過內部匯流排49而連接於處理器41。

處理器41係包含中央處理單元(CPU(Central Processing Unit))。處理器41係藉由執行輔助記憶部43所記憶的程式P1，實現通信裝置40之各種的功能而執行後述的處理。

主記憶部42係包含隨機存取記憶體(RAM(Random Access Memory))。從輔助記憶部43下載程式P1至主記憶部42。主記憶部42係作為處理器41的作業區域而被使用。

輔助記憶部43係包含以電子可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory))及硬式磁碟機(HDD(Hard Disk Drive))為代表的非揮發性記憶體。輔助記憶部43係不僅記憶程式P1，也記憶處理器41之處理所使用之各種的資料。輔助記憶部43係依照處理器41的指示而將由處理器41使用的資料供給至處理器41，並記憶從處理器41所供給的資料。

時鐘部44係包含例如具有晶體共振器、矽振盪器、晶體振盪器、其他的振盪電路的時鐘產生電路。時鐘部44係根據由時鐘產生電路所產生的時鐘來產生並輸出時鐘信號。時鐘信號係包含時鐘脈衝(clock pulse)，處理器41係用於藉由內建的硬體元件或藉由要執行的軟體處理而計數時鐘脈衝之上升次數而對時刻計時。由於利用時鐘部44之計時的精度係根據處理器41及時鐘部44之構成來決定，所以由通信裝置10、20、30所為之計時的精度如後述方式有不同的情形。

輸入部45係包含以輸入鍵及指向裝置為代表的輸入裝置。輸入部45取得由通信裝置40的使用者所輸入的資訊，並將所取得的資訊通知給處理器41。

輸出部46係包含以液晶顯示器(LCD(Liquid Crystal Display))及揚聲器為代表的輸出裝置。輸出部46係依照處理器41的指示而將各種的資訊提示給使用者。

通信部47係包含用以與外部的裝置進行通信的網路介面電路。通信部47從外部接收信號並將以該信號所示的資料輸出至處理器41。再者，通信部47係將顯示從處理器41輸出的資料之信號發送至外部的裝置。此外，在圖2中顯示以一個通信部47為代表，然而通信裝置40也可具有用以連接複數個傳送路徑的通信部47。

回到圖1，通信裝置10、20係透過工業用網路401而連接並相互進行通信，通信裝置20、30係透過工業用網路402而連接並相互進行通信。工業用網路401、402之各者可為以場域網路(Field network)為代表的工廠自動化網路，也可為其他的網路。再者，以通信裝置10、20、30所為的通信的型態不限定於圖1所示的例子。例如，通信裝置20、30也可透過專用線而連接。再者，通信裝置10、20、30也可透過單一的網路而連接。

通信裝置40係透過工業用網路401、402而將時刻同步。詳細而言，通信裝置10、20、30之各者係藉由時刻同步協定而與其他的裝置共享時刻。時刻同步協定係用以將通信網路上的機器的時刻高精度地同步的協定。例如，應用IEEE802.1AS作為時刻同步協定時，相當於網路上之一個節點(node)的主時鐘(grand master)經由通信網路而定期地配送高精度的基準時鐘。再者，藉由使資料在主時鐘與相當於其他的節點的從時鐘(slave)之間往返而測量通信遲延，從時鐘係取得將該通信遲延修正後的基準時鐘。藉此，共享通信遲延經修正後的時刻。以下將在裝置間共享的時刻標記成共享時刻。

再者，通信裝置40所為的通信，係遵循用於根據依照共享時刻所預先決定之排程(schedule)而發送接收資料的通信規格。該通信規格係例如為時效性網路(TSN(Time Sensitive Network))技術所使用的IEEE802. 1Qbv。詳細而言，如圖3所示，通信裝置10、20、30係於依照共享時刻所預先決定之長度的時間區分51、52之各者藉由時分割多工方式(time division multiplexing)進行通信。

時間區分51、52係相互鄰接。亦即，時間區分52係緊接於時間區分51之後，時間區分51的結束時刻係等於時間區分52的開始時刻。圖3中顯示有二個時間區分51、52，然而於比時間區分51更前方、及比時間區分52更後方也設有與時間區分52、52同等的時間區分。時間區分51、52各自具有時槽(time slot)TS1、TS2、TS0。

時槽TS0至TS2各自為用以進行預先設定的不同的形式、通道(channel)或協定(protocol)之雙向通信而設的期間。例如，在時槽TS1係傳送用於利用時刻同步協定使時刻同步的資料，在時槽TS2係傳送用於周期性的(cyclic)通信的資料。在時槽TS0係可執行網際網路協定(IP(Internet Protocol))通信等其他的通信，也可不分配通信而於將來可擴充。於圖3中，於時槽TS1之資料的傳送係以虛線的箭號來顯示，於時槽TS2之資料的傳送係以實線的箭號來顯示。由於時間區分51、52的長度相等，所以於各自的時槽的通信係周期性地執行。

周期性的通信係藉由周期性地執行用以於各裝置所具有的記憶體儲存共用的資料的通信，而使記憶體記憶的資料在連續的周期之各周期同步。在此說明，在裝置之間傳送的資訊係被賦予用以區別藉由該資訊使資料被同步的周期、與其他的周期的周期編號。

與此周期性的通信同樣，於通信裝置40所為的通信中，時間區分51、52各自係被賦予至少用以與鄰接的時間區分進行區別的周期編號。詳細而言，於時間區分51、52各者所傳送的資料，係包含顯示周期編號的資訊。藉由將時間區分51、52內的通信與其他的時間區分內的通信予以區別，而確保即時性。

換言之，當於一個時間區分所發送的資料於其他的時間區分被接收時，就構成通信異常，該資料被從正常的處理的對象中排除。例如，如圖4中以虛線的箭號所示，當從通信裝置30於時間區分52所發送的資料藉由通信裝置10而於時間區分51被接收時，該資料不被處理而是被廢棄。再者，如圖4中以實線的箭號所示，當從通信裝置20於時間區分51所發送的資料藉由通信裝置10而於時間區分52被接收時，該資料係被廢棄。此外，在圖4中，係於顯示各個時槽TS0至TS2的區塊附加該時槽所屬的時間區分的符號。例如，「TS1[51]」係指屬於時間區分51的時槽TS1之意。

圖4所例示的通信異常可能於藉由通信裝置40計時的共享時刻包含有偏差時產生。若是通信裝置40分別進行的計時係藉由以特殊應用積體電路(ASIC(Application Specific Integrated Circuit))為代表的專用硬體來實現時，則時刻同步的精度較高，而共享時刻所包含的偏差較小。相對於此，若是通信裝置40所進行的計時係藉由軟體處理的執行來實現時，則時刻同步的精度較低，而共享時刻所包含的偏差較大。圖4的例子係通信裝置20所進行的計時比通信裝置10所進行的計時遲延達偏差20d，通信裝置30所進行的計時比通信裝置10所進行的計時先行達偏差30d。

為了預防此種通信異常的發生，如圖5中以附加影線的區塊所示，時間區分51、52之最先及最後設有通信裝置10、20、30停止資料的發送的停止時間。在停止時間中，各裝置所進行的資料的發送被禁止，然而可以接收資料。如圖5所示，即使產生與圖4同樣的偏差20d、30d，從通信裝置30於時間區分52所發送的資料也藉由通信裝置10於時間區分52被正常地接收並處理。再者，從通信裝置20於時間區分51所發送的資料藉由通信裝置10於時間區分51被正常地接收並處理。於時間區分51、52之最先所設定的停止時間較佳為作為時槽TS1的一部分，然而也可作為與時槽TS1不同的時間而設於比時槽TS1還前。再者，於時間區分51、52之最後所設定的停止時間較佳為作為時槽TS0的一部分，然而也可作為與時槽TS0不同的時間而設於比時槽TS0還後。

停止時間的長度為藉由通信裝置40分別計時的共享時刻之誤差之中的最大值以上。例如，若通信裝置10所為之共享時刻之同步精度為±2微秒，通信裝置20所為之共享時刻之同步精度為±5微秒，通信裝置30所為之共享時刻之同步精度為±20微秒，則停止時間的長度設定在20微秒以上。在此說明，同步精度係表示計時的誤差。詳細而言，同步精度可被規定為保證計時的最大誤差者，也可為規定於常態分布中的1σ的可靠區間的標準偏差，也可藉由其他種類的誤差來表示。

接著，參照圖6來說明關於用以將適當的停止時間的長度設定於通信裝置40之功能性構成。於圖6中，通信裝置10相當於對通信裝置20、30指定停止時間之長度的管理裝置。此外，通信裝置10對通信裝置10本身也設定適當的停止時間的長度。再者，於圖6中，省略了具有與通信裝置20同等的構成的通信裝置30。於通信系統1000中，通信裝置20、30相當於第一通信裝置的一例，通信裝置10係相當於在藉由與第一通信裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與第一通信裝置進行通信之第二通信裝置的一例。

通信裝置10在作為其功能方面係具有：對共享時刻計時的計時部11、與通信裝置20、30同步並共享共享時刻的共享部12、取得與通信裝置20、30所為之共享時刻之計時的誤差有關的誤差資訊的取得部13、對通信裝置20、30指定停止時間之長度的指定部14、設定停止時間之長度的設定部15、及以包含所設定之長度之停止時間的時間區分周期性地與通信裝置20、30進行通信的通信部16。

計時部11主要係藉由通信裝置10的處理器41及時鐘部44的合作來實現。當計時部11係對時刻計時之同時，當藉由共享部12而使共享時刻同步時，對所計時的時刻進行校正使之相等於同步後的共享時刻。藉由以定期性地同步的共享時刻進行校正，由計時部11計時的時刻係大致相等於共享時刻。然而，如上述情形，由計時部11計時的時刻不一定會與應同步的共享時刻一致，而可能包含誤差。計時部11於通信裝置10中相當於對共享時刻計時之計時機構的一例。

共享部12係主要係藉由通信裝置10的處理器41及通信部47的合作來實現。共享部12依照上述的時刻同步協定而與通信裝置20、30進行通信，藉此，與通信裝置20、30同步共享時刻而將共享時刻通知給計時部11。

取得部13主要係藉由通信裝置10的處理器41及通信部47的合作來實現。取得部13藉由對通信裝置20、30要求顯示通信裝置20、30所為之共享時刻之計時的同步精度之資訊的通知，而從通信裝置20、30取得該資訊。以下的說明中，將通信裝置20、30所為之計時的誤差適切地標記為第一誤差，而將取得部13取得的資訊標記為誤差資訊。取得部13於通信裝置10中係相當於取得機構的一例，該取得機構係從通信裝置20、30取得有關共享時刻之由通信裝置20、30所為之計時之第一誤差的誤差資訊。取得部13將所取得的誤差資訊送出給指定部14。

指定部14主要係藉由通信裝置10的處理器41及通信部47的合作來實現。指定部14根據誤差資訊而獲得顯示由通信裝置20、30所為之計時之第一誤差的資訊。再者，指定部14獲得顯示由計時部11所為之計時之誤差的資訊。以下的說明中，將此計時部11所為之計時的誤差標記為第二誤差。指定部14例如係獲得藉由誤差資訊而顯示之屬於通信裝置20之同步精度的「2微秒」之資訊、及屬於通信裝置30之同步精度的「20微秒」之資訊，並且獲得預先登錄於通信裝置10之輔助記憶部43之屬於計時部11之同步精度的「50微秒」之資訊。

再者，指定部14係根據第一誤差及第二誤差而獲得對通信裝置40分別應設定的停止時間的長度。停止時間的長度係相等於由取得部13所收集的誤差資訊所顯示之第一誤差及第二誤差之中最長的誤差。若通信裝置20、30之第一誤差為2微秒及20微秒，第二誤差為5微秒，則停止時間的長度等於此等誤差之中最長的20微秒。

接著，指定部14對設定部15及通信裝置20、30的設定部25指示設定從第一誤差及第二誤差所獲得的停止時間的長度。指定部14於通信裝置10中係相當於指定機構的一例，該指定機構係對通信裝置20、30指定時間區分之最先及最後之至少一方中通信裝置20、30停止資料之發送的停止時間的長度。在此說明，由指定機構指定的停止時間的長度為第一誤差及計時部11所為之計時的第二誤差之中最長的誤差以上。

設定部15主要係藉由通信裝置10的處理器41來實現。設定部15依照指定部14所為的指示而設定停止時間的長度。詳細而言，藉由將顯示指定部14所為之指示所包含的停止時間的長度的資料儲存於主記憶部42或輔助記憶部43之預先設定的區域，而將停止時間的長度予以登錄。

通信部16主要係藉由通信裝置10的處理器41及通信部47的合作來實現。通信部16係於藉由計時部11計時之共享時刻所規定的每一時間區分，如圖3至圖5所示的方式與通信裝置20、30進行通信。

通信裝置20在其功能方面係具有：對共享時刻計時的計時部21；用以與通信裝置10、30同步共享時刻並共享的共享部22；因應來自於通信裝置10的要求而將誤差資訊發送給通信裝置10的發送部23；設定從通信裝置10所指示的停止時間的長度的設定部25；及以包含所設定的長度的停止時間的時間區分周期性地與通信裝置10、30進行通信的通信部26。

計時部21主要係藉由通信裝置20的處理器41及時鐘部44的合作來實現，且以與通信裝置10中的計時部11同樣地構成。共享部22主要係藉由通信裝置20的處理器41及通信部47的合作來實現，且以與通信裝置10中的共享部12同樣地構成。設定部25主要係藉由通信裝置20的處理器41來實現，且以與通信裝置10中的設定部25同樣地構成。設定部25於通信裝置20中係相當於設定由指定機構所指定的前述停止時間的長度之設定機構的一例。通信部26主要係藉由通信裝置20的處理器41及通信部47的合作來實現，且以與通信裝置10中的通信部16同樣地構成。

發送部23主要係藉由通信裝置20的處理器41及通信部47的合作來實現。發送部23係當從通信裝置10的取得部13被要求誤差資訊時，就讀出已預先登錄於通信裝置20之輔助記憶部43之顯示第一誤差的資訊。接著，發送部23生成顯示該第一誤差的誤差資訊並發送給取得部13。發送部23於通信裝置20中係相當於將誤差資訊發送給第二通信裝置之發送機構的一例。

接著，參照圖7、圖8來說明藉由通信裝置40執行的處理。圖7中顯示有藉由通信裝置10執行的指定處理。指定處理係指定停止時間的長度的處理，且係作為用以開始由通信裝置40所為之每一時間區分之通信之序列(sequence)的一部分來執行。執行指定處理之際，通信裝置40藉由例如IP通信而相互傳送資訊。

在指定處理中，取得部13係藉由對通信裝置20、30要求通知誤差資訊，而從通信裝置20、30分別取得顯示第一誤差的誤差資訊(步驟S11)。接著，指定部14取得顯示第二誤差的資訊(步驟S12)。具體而言，指定部14係讀出與已登錄於通信裝置10之輔助記憶部43之有關計時部11之同步精度的資訊。然而，指定部14也可從其他的資訊源獲得顯示第二誤差的資訊。例如，也可為指定部14藉由對計時部11詢問同步精度而獲得顯示第二誤差的資訊，也可藉由將通信裝置10本身的型號通知給網際網路上的伺服器而從該伺服器獲得顯示第二誤差的資訊。

接著，指定部14係從在步驟S11所取得的第一誤差及在步驟S12所取得的第二誤差，獲得應設定的停止時間的長度(步驟S13)。具體而言，指定部14係具體指定第一誤差及第二誤差之中最長的誤差，並採用與所具體指定相等的長度作為停止時間的長度。然而，指定部14也可藉由其他的手法從第一誤差及第二誤差獲得停止時間的長度。例如，指定部14也可藉由將比1大的安全係數乘上第一誤差及第二誤差之中最長的誤差而算出停止時間的長度。第一誤差及第二誤差與常態分布中的標準偏差對應時，也可藉由將停止時間的長度設為最長的誤差的三倍，而使其對應常態分布中的3σ的可靠區間。再者，指定部14也可將複數個第一誤差及第二誤差之中最長的誤差與第二大的誤差之和設為停止時間的長度。

接著，指定部14對設定部15、25指示設定在步驟S13所獲得的停止時間的長度(步驟S14)。具體而言，指定部14將指定停止時間的長度的設定指令發送給設定部15、25。然後，設定部15依照在步驟S14的指示而設定停止時間的長度(步驟S15)。藉此，用於通信裝置40相互進行通信之時間區分51、52所應包含的停止時間的長度係藉由複數個通信裝置40而被共享。其後，通信部16反覆執行每一時間區分51、52的通信(步驟S16)。

圖8顯示藉由通信裝置20執行的設定處理。設定處理係與通信裝置10所為的指定處理對應而執行。此外，通信裝置30係執行與通信裝置20同樣的設定處理。

在設定處理中，發送部23判定是否已從通信裝置10要求誤差資訊(步驟S21)。判定為未被要求誤差資訊時(步驟S21：否)，發送部23係反覆步驟S21的判定並待機直到被要求誤差資訊為止。

相對於此，判定為已被要求誤差資訊時(步驟S21：是)，發送部23生成顯示第一誤差的誤差資訊並發送給通信裝置10(步驟S22)。具體而言，發送部23係藉由讀出已登錄於通信裝置10之輔助記憶部43之有關計時部21所為之計時的同步誤差的資訊，而獲得顯示第一誤差的資訊。然而，發送部23也可從其他的資訊源獲得顯示第一誤差的資訊。

此外，發送部23所為的誤差資訊的發送也可不藉由對於從圖8所示的通信裝置10來的要求的回應來進行。例如，用以連接通信裝置10、20而確立通信的序列(sequence)開始時，發送部23也可自發性地發送誤差資訊。

接著，設定部25判定是否已從通信裝置10被指示設定停止時間的長度(步驟S23)。判定為無來自於通信裝置10的指示時(步驟S23：否)，設定部25係反覆進行步驟S23的判定而待機至有從通信裝置10來的指示為止。

相對於此，判定為有來自於通信裝置10的指示時(步驟S23：是)，設定部25係依照該指示而設定停止時間的長度(步驟S24)。其後，通信部26反覆執行每一個時間區分51、52的通信(步驟S25)。

圖9的序列圖中顯示有由通信裝置10、20、30所為之通信的例子。如圖9所示，通信裝置10係對通信裝置20、30分別要求誤差資訊(步驟S31)。此步驟S31係與圖7所示之指定處理中的步驟S11對應。接著，通信裝置20、30係各自回應來自於通信裝置10的要求而發送誤差資訊(步驟S32)。此步驟S32係與圖8所示之設定處理中的步驟S22對應。

接著，通信裝置10係根據從通信裝置20、30收集到的誤差資訊，算出停止時間長度(步驟S33)。停止時間長度乃指停止時間的長度之意。此步驟S33係與圖7所示之指定處理中的步驟S13對應。接著，通信裝置10對通信裝置20、30指示設定在步驟S33所算出的停止時間長度 (步驟S34)。此步驟S34係與圖7所示之指定處理中的步驟S14對應。

接受步驟S34的指示後，通信裝置20、30設定停止時間長度(步驟S35)。此步驟S35係與圖8所示之設定處理中的步驟S24對應。再者，通信裝置10係對本機設定在步驟S33所算出的停止時間長度(步驟S36)。此步驟S36係與圖7所示之指定處理中的步驟S15對應。

以上如所說明的內容，通信裝置10的取得部13係取得與其他的通信裝置20、30所為之計時的第一誤差有關的誤差資訊，指定部14係對通信裝置20、30指定通信裝置20、30停止資料之發送的停止時間的長度，藉由指定機構指定的停止時間的長度為第一誤差及計時機構所為之計時之第二誤差之中的較長的誤差以上。藉此，就不需要操作者針對通信裝置20、30調查並設定時刻之同步精度的作業。因此，能夠減輕相對於時刻之同步精度不同的裝置之設定作業。

通常，對於時刻之同步精度較高的機器，其導入成本也較高，對於時刻之同步精度較低的機器，其導入成本也較低。同步精度可說是依據通信處理或時刻同步之安裝方法而改變之時刻同步的能力差異。對於工業用網路，會有很多各種廠商所設計的多樣化的架構的機器連接的情形。於此種情形下，即使不同的同步精度的機器混雜在一個網路時，依據通信系統1000也能夠對複數個裝置簡便地設定適當的停止時間的長度。

再者，藉由指定部14所指定的停止時間的長度係與第一誤差及第二誤差之中最長的誤差相等。因此，能夠極力地預防通信異常的發生，並且避免因增長停止時間而減低通信效率的情形。

此外，前已說明了藉由指定部14指定的停止時間的長度比第一誤差及第二誤差之中最長的誤差還長的例子。停止時間的長度比最長的誤差還長時，例如在通信裝置10、20、30的通信中，有同步精度較低之新的裝置加入網路的情形時，可期待該新的裝置所為的計時的誤差在停止時間的長度內。亦即，能夠預先設定相對於新的裝置所為的共享時刻之同步精度的餘裕。

實施型態2 接著，針對實施型態2以與上述實施型態1不同點為中心進行說明。此外，對於與上述實施型態1相同或同等的構成則使用同等的符號。本實施型態與實施型態1不同之點在於，停止時間的長度係依據預先決定的表(table)來決定。

本實施型態之通信裝置10係如圖10所示，具有記憶部102。記憶部102係藉由通信裝置10之主記憶部42及輔助記憶部43之至少一方而實現。記憶部102係記憶關聯資訊，該關聯資訊係使誤差的範圍、與規定和該範圍對應而應設定之停止時間的長度的規定值建立關聯者。

圖11顯示記憶部102記憶的關聯資訊的一例。圖11所示的例子中，關聯資訊係使第一誤差及第二誤差之中最長的誤差所屬的範圍、與作為停止時間的長度所規定的值建立關聯的資訊。指定部14係對第一誤差及第二誤差具體指定於此關聯資訊所建立關聯的規定值，並對設定部15、25指示設定經具體指定的規定值。亦即，藉由指定部14對設定部15、25指定的停止時間的長度，係相等於：包含第一誤差及第二誤差之中的較長的誤差的範圍於關聯資訊中被建立關聯的規定值。記憶部102於通信裝置10中係相當於記憶使誤差的範圍與預先規定的規定值建立關聯之關聯資訊的記憶機構之一例。

依據本實施型態的通信裝置10，藉由預先準備關聯資訊而能夠更簡便地決定並設定比第一誤差及第二誤差之中最長的誤差還長的停止時間。

實施型態3 接著，針對實施型態3以與上述實施型態1不同點為中心進行說明。此外，對於與上述實施型態1相同或同等的構成則使用同等的符號。本實施型態與實施型態1不同之點在於，通信裝置10係因應通信狀態而適應性地變更停止時間的長度。

本實施型態之通信裝置10如圖12所示，通信部16具有異常偵測部161。異常偵測部161係於每一時間區分51、52的通信中，偵測通信異常的發生，該通信異常的發生係接收到被賦予了與應接收之資料被賦予之周期編號不同的周期編號之資料所造成。例如，停止時間的長度被不當地設得較短時，會發生圖4所示的通信異常。再者，即使是根據第一誤差及第二誤差而設定了停止時間的長度的情形，因為經年劣化為代表的要因而使通信裝置10、20、30所為之計時之實際的誤差變大時，也可能會發生通信異常。發生了此種通信異常時，通信部16係將所接收的資料廢棄並從處理對象中排除，異常偵測部161係偵測通信異常。然後，異常偵測部161將異常的偵測通知給指定部14。異常偵測部161於通信裝置10中係相當於偵測與其他的裝置之通信的異常之異常偵測機構的一例。

藉由異常偵測部161偵測到通信異常時，指定部14對設定部15、25指示比現在的停止時間更延長後之停止時間的長度。例如，指定部14也可對設定部15、25指示將停止時間的長度設成二倍，也可在決定了比前次所指定的時間長度還長的新的時間長度的情形下，對設定部15、25指示設定所決定的時間長度。

圖13顯示本實施型態之通信的例子。圖13的例子中，藉由通信裝置10、20於每一時間區分正常的通信時，增設同步精度較低的通信裝置30，通信裝置30係對通信裝置10發送被賦予周期編號的資料(步驟S41)。雖然也會有來自通信裝置30被正常地接收的情形，但是當通信裝置10接收到一次以上的從同步精度較低的通信裝置30來的資料時，就偵測為通信異常(步驟S42)。然後，通信裝置10決定比現在的停止時間更延長後之停止時間長度(步驟S43)。然後，通信裝置10執行與圖9所示之例子同樣的步驟S34、S36，而通信裝置20、30執行步驟S35。

如此一來，即使於通信裝置10、20的通信中，同步精度較低的新的通信裝置30加入網路而發生通信異常時，也能夠藉由適應性地延長停止時間而解除通信異常。

實施型態4 接著，針對實施型態4以與上述實施型態1不同點為中心進行說明。此外，對於與上述實施型態1相同或同等的構成則使用同等的符號。本實施型態與實施型態1不同之點在於，通信裝置10係偵測加入網路的通信裝置40及從網路脫離的通信裝置40並因應該偵測來變更停止時間的長度。

本實施型態之通信裝置10如圖14所示，通信部16具有：中斷偵測部162，係偵測從網路脫離而通信中斷的通信裝置40；及裝置偵測部163，係偵測加入網路而新開始與通信裝置10於每一時間區分進行通信的通信裝置40。

中斷偵測部162係藉由監視網路上的通信裝置40應定期性地傳送的資料之發送源，而偵測通信的中斷。例如，中斷偵測部162係監視於每次的時間區分傳送的依照時刻同步協定之時槽TS1的資料、或於時槽TS2中的周期性的通信的資料之中，用以辨識發送源之通信裝置40之媒體存取控制(MAC(Media Access Control))位址。再者，中斷偵測部162係判定附有上一次以前所接收的媒體存取控制位址的資料的接收是否已中斷一次或複數次。當判定資料的接收已中斷時，中斷偵測部162係偵測與對應於該媒體存取控制位址的通信裝置40之間的通信已中斷。然後，中斷偵測部162對指定部14通知包含具體指定通信已中斷之中斷裝置之資訊的偵測結果。中斷偵測部162於通信裝置10中係相當於中斷偵測機構的一例，該中斷偵測機構係偵測複數個通信裝置40之中的與通信裝置10之通信已中斷之中斷裝置。

裝置偵測部163與中斷偵測部162同樣係藉由監視所接收的資料的媒體存取控制位址，而偵測新的通信裝置40已加入網路。例如，裝置偵測部163係判定是否已新接收到賦予有直到前次為止未收到的媒體存取控制位址之資料。判定為接收到來自於新的通信裝置40的資料時，裝置偵測部163偵測已增設新的通信裝置40。然後，裝置偵測部163對取得部13通知包含具體指定新的通信裝置40之資訊的偵測結果。裝置偵測部163於通信裝置10中係相當於裝置偵測機構的一例，該裝置偵測機構係偵測與通信裝置10每一時間區分進行通信之新的通信裝置40。

當藉由裝置偵測部163偵測到新的通信裝置40時，取得部13就從該新的通信裝置40取得顯示該新的通信裝置40所為之共享時刻之計時之第一誤差的誤差資訊，並將所取得的誤差資訊送出給指定部14。指定部14係在新的通信裝置40所為之計時的第一誤差比對於通信裝置20、30指定的現在的停止時間的長度還長時，對設定部15、25指定比現在的停止時間更延長後的停止時間的長度。藉此方式，可設定與加入網路之新的通信裝置40之同步精度對應的停止時間長度。

再者，當藉由中斷偵測部162偵測到中斷裝置時，指定部14就根據該中斷裝置以外的通信裝置40的同步精度來判斷是否能夠縮短停止時間，判斷為能夠縮短停止時間時，對設定部15、25指示縮短停止時間。詳細而言，在中斷裝置所為之計時的第一誤差為通信中斷之前進行了通信的通信裝置40所為之計時的誤差之中最長的誤差時，指定部14係對除了中斷裝置以外的複數個通信裝置40指定比現在的停止時間更縮短後的停止時間的長度。

圖15中例示了通信裝置10、20、30正常地通信時，與通信裝置20、30同樣地構成的新的通信裝置31加入網路時的通信。如圖15所示，當通信裝置31將資料發送給通信裝置10時(步驟S51)，通信裝置10就偵測新的通信裝置31(步驟S52)。接著，通信裝置10係對所偵測的通信裝置31要求誤差資訊(步驟S53)，通信裝置31係發送誤差資訊(步驟S54)。然後，通信裝置10執行與圖9的例子同樣的步驟S33、S34、S36，通信裝置20執行與圖9的例子同樣的步驟S35。惟其中，通信裝置10於步驟S33從包含針對通信裝置31的第一誤差的誤差來算出停止時間。再者，通信裝置31執行與通信裝置20、30同樣的步驟S35。

在圖15中表示了不論通信裝置31所為之計時的第一誤差的大小都再計算並設定停止時間長度的例子，然而，通信裝置10也可在步驟S33獲得停止時間長度的結果為不須從現在的值變更停止時間長度時，省略對於通信裝置10之設定部15及通信裝置20、20的設定部25的設定指示。但是，針對通信裝置31的第一誤差比針對既有的通信裝置10、20、30的誤差之任一者都大時，必須延長停止時間並對全部的通信裝置40進行再設定。例如，針對通信裝置10、20、30的誤差分別為5微秒、2微秒、20微秒時，若針對通信裝置31的誤差分別為25微秒，則將停止時間的長度再設定為25微秒。

在圖16中例示了通信裝置10、20、30、31正常通信時，通信裝置31從網路脫離時的通信。如圖6所示，通信裝置31對通信裝置10發送資料之後(步驟S61)，當通信裝置31從網路脫離時(步驟S62) ，通信裝置10因從通信裝置31應接收的資料中斷的情形而偵測通信裝置31作為中斷裝置(步驟S63)。之後，通信裝置10執行與圖9的例子同樣的步驟S33、S34、S36，通信裝置20、30執行與圖9的例子同樣的步驟S35。其中，通信裝置10係於步驟S33從將針對中斷機器之第一誤差除外後的誤差來算出停止時間。

在圖16中顯示了不論針對通信裝置31的第一誤差的大小都再計算並設定停止時間長度的例子，然而，通信裝置10也可在步驟S33獲得停止時間長度的結果為不須從現在的值變更停止時間長度時，省略步驟S34、S36。但是，針對通信裝置31的第一誤差為針對通信裝置10、20、301的誤差之中的唯一最長的誤差時，由於可縮短停止時間，所以較佳為縮短停止時間以提升通信效率。例如，針對通信裝置10、20、30、31的誤差分別為5微秒、2微秒、20微秒、25微秒時，於通信裝置31從網路脫離時，較佳為將停止時間的長度再設定為20微秒。

如以上的說明，依據本實施型態的通信裝置10，能夠偵測與透過網路之新的通信裝置40的通信、及通信的中斷，而因應加入網路之通信裝置40來適切地變更停止時間的長度。藉此，能夠提升通信效率。

以上說明了本發明揭示的實施型態，然而本發明揭示並非藉由上述實施型態來限定者。

例如，上述實施型態中，將誤差資訊作為直接地顯示與誤差對應之同步精度的資訊進行了說明，然而不限定於此。例如，誤差資訊係顯示與同步精度對應的「高」、「中」、「低」之其中任一者之位階的資訊，指定部14也可因應此位階而決定停止時間的長度。再者，誤差資訊亦可為顯示「顯示誤差之資訊的取得源」之資訊。例如，也可為通信裝置20的發送部23將顯示藉由通信裝置20之製造商所營運的伺服器的位址與通信裝置20的型號一同作為誤差資訊而發送給通信裝置10，通信裝置10的取得部13藉由對該伺服器詢問與型號對應的同步精度，以取得顯示針對通信裝置20之誤差的資訊。再者，指定部14也可取得通信裝置20之處理器41的時鐘數作為與誤差有關的資訊，而從該時鐘數來算出針對通信裝置20的誤差。

再者，構成通信系統1000之通信裝置40的數目不限於上述實施型態而可任意地變更。

再者，上述實施型態係針對時間區分51、52各自的最先與最後之雙方設有停止時間的例子進行了說明，然而不限定於此。例如也可於構成時間區分51、52之最後的時槽TS0不執行通信的情形時，省略於時間區分51、52中的最後的停止時間而僅設有最先的停止時間。同樣地，也可於最先的時槽TS1不執行通信的情形時，僅設有最後的停止時間。

再者，通信裝置40的功能可藉由專用的硬體來實現，也可藉由一般的電腦系統來實現。

例如，將藉由處理器41執行的程式P1儲存於電腦可讀取之非暫時性記錄媒體並分發，而將該程式P1安裝於電腦，藉此，能夠構成執行上述處理的裝置。在作為此類的記錄媒體方面，可考慮軟性磁碟、唯讀光碟(CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory)、數位多功能光碟(DVD(Digital Versatile Disk)、磁光碟(MO(Magneto-Optical Disc)。

此外，也可建構成：先將程式P1儲存於以網際網路為代表之通信網路上的伺服裝置所具有的磁碟裝置，然後例如使其重疊於載波而下載至電腦。

此外，藉由一邊透過通信網路轉送程式P1一邊進行啟動執行也能夠達成上述的處理。

再者，使程式P1之全部或一部分在伺服裝置上執行，並使電腦透過通信網路一邊發送接收有關其處理之資訊一邊執行程式也能夠達成上述的處理。

此外，使作業系統(OS(Operating System))分擔上述的功能來實現時或藉由作業系統與應用程式的合作來實現時，也可僅將作業系統以外的部分儲存於媒體而分發，或也可下載至電腦。

再者，實現通信裝置40的功能的機構不限於軟體，也可藉由包含電路之專用的硬體來實現其一部分或全部。

本揭示係在不脫離本揭示之廣義的精神與範圍的情形下，可進行各式各樣的實施型態及變形者。再者，上述的實施型態係用以說明本發明者，而非用以限定本發明的範圍者。換言之，本發明的範圍係藉由申請專利範圍來表示而非藉由實施型態來表示。申請專利範圍內及與其同等的發明之意義的範圍內所實施之各式各樣的變形都視為本揭示的範圍。 [產業上可利用性]

本揭示係適用於在藉由裝置間共享的時刻所規定的每一時間區分各裝置進行通信之通信系統。

10,20,30,31,40:通信裝置 11,21:計時部 12,22:共享部 13:取得部 14:指定部 15,25:設定部 16,26:通信部 20d,30d:偏差 23:發送部 41:處理器 42:主記憶部 43:輔助記憶部 44:時鐘部 45:輸入部 46:輸出部 47:通信部 49:內部匯流排 51,52:時間區分 401,402:工業用網路 102:記憶部 161:異常偵測部 162:中斷偵測部 163:裝置偵測部 1000:通信系統 P1:程式 S11~S16,S21~S25,S31~S36,S41~S43,S51~S54,S61~S63:步驟 TS0,TS1,TS2:時槽

圖1係顯示實施型態1之通信系統之構成的圖。圖2係顯示實施型態1之通信裝置之硬體構成的圖。圖3係用以針對於實施型態1之通信系統的每一時間區分之通信進行說明的第1圖。圖4係用以針對於實施型態1之通信系統的每一時間區分之通信進行說明的第2圖。圖5係用以針對於實施型態1之通信系統的每一時間區分之通信進行說明的第3圖。圖6係顯示實施型態1之通信裝置之功能性構成的圖。圖7係顯示實施型態1之指定處理的流程圖。圖8係顯示實施型態1之設定處理的流程圖。圖9係用以針對於實施型態1之通信系統執行的通信進行說明的圖。圖10係顯示實施型態2之通信裝置之功能性構成的圖。圖11係顯示實施型態2之關聯資訊之一例的圖。圖12係顯示實施型態3之通信裝置之功能性構成的圖。圖13係用以針對於實施型態3之通信系統執行的通信進行說明的圖。圖14係顯示實施型態4之通信裝置之功能性構成的圖。圖15係用以針對於實施型態4之通信系統執行的通信進行說明的第1圖。圖16係用以針對於實施型態4之通信系統執行的通信進行說明的第2圖。

10,20:通信裝置

11,21:計時部

12,22:共享部

13:取得部

14:指定部

15,25:設定部

16,26:通信部

23:發送部

1000:通信系統

Claims

一種通信裝置，係於藉由與其他的裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與前述其他的裝置進行通信者，該通信裝置係具備：計時機構，係計時前述共享時刻；取得機構，係從前述其他的裝置取得關於前述共享時刻之前述其他的裝置所為之計時的第一誤差的誤差資訊；及指定機構，係於前述時間區分之最先及最後之至少一方對前述其他的裝置指定前述其他的裝置停止資料之發送的停止時間的長度；藉由前述指定機構指定的前述停止時間的長度係前述第一誤差及前述計時機構所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。
如請求項1所述之通信裝置，其中，前述取得機構係從前述其他的裝置取得顯示前述第一誤差的前述誤差資訊，藉由前述指定機構指定的前述停止時間的長度係相等於前述第一誤差及前述第二誤差之中較長的誤差。
如請求項1所述之通信裝置，更具備：記憶機構，係記憶使誤差的範圍與預先規定的規定值建立關聯的關聯資訊；前述取得機構係從前述其他的裝置取得顯示前述第一誤差的前述誤差資訊，藉由前述指定機構指定的前述停止時間的長度係相等於：包含前述第一誤差及前述第二誤差之中較長的誤差的範圍於前述關聯資訊中被建立關聯的前述規定值。
如請求項1至3中任一項所述之通信裝置，更具備：異常偵測機構，係偵測與前述其他的裝置之通信的異常；在藉由前述異常偵測機構偵測到前述異常時，前述指定機構係對前述其他的裝置指定比現在的前述停止時間更延長後之前述停止時間的長度。
如請求項1至3中任一項所述之通信裝置，更具備：裝置偵測機構，係偵測與通信裝置每一前述時間區分進行通信之新的裝置；藉由前述裝置偵測機構偵測到前述新的裝置時，前述取得機構係從前述新的裝置取得與前述共享時刻之前述新的裝置所為之計時之前述第一誤差有關的前述誤差資訊，前述新的裝置所為之計時的前述第一誤差比前述其他的裝置所指定的前述停止時間的長度還長時，前述指定機構係對前述其他的裝置指定比現在的前述停止時間更延長後之前述停止時間的長度。
如請求項1至3中任一項所述之通信裝置，其中，該通信裝置係與複數個前述其他的裝置進行通信的通信裝置，前述指定機構係對複數個前述其他的裝置指定前述停止時間的長度，藉由前述指定機構指定的前述停止時間的長度為複數個前述其他的裝置所為之計時之前述第一誤差及前述第二誤差之中最長的誤差以上。
如請求項1至3中任一項所述之通信裝置，更具備：中斷偵測機構，係偵測複數個前述其他的裝置之中的與通信裝置之通信已中斷的中斷裝置；前述中斷裝置所為之計時的前述第一誤差為複數個前述其他的裝置所為之計時之前述第一誤差之中的最長的誤差時，前述指定機構係對除了前述中斷裝置以外的複數個前述其他的裝置指定比現在的前述停止時間更縮短後之前述停止時間的長度。
一種通信系統，係具有第一通信裝置、及於藉由與前述第一通信裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與前述第一通信裝置進行通信的第二通信裝置者，前述第二通信裝置係具備：計時機構，係計時前述共享時刻；取得機構，係從前述第一通信裝置取得關於前述共享時刻之前述第一通信裝置所為之計時的第一誤差的誤差資訊；及指定機構，係於前述時間區分之最先及最後之至少一方對前述第一通信裝置指定前述第一通信裝置停止資料之發送的停止時間的長度；藉由前述指定機構指定的前述停止時間的長度係前述第一誤差及前述計時機構所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上，前述第一通信裝置係具有：發送機構，係將前述誤差資訊發送給前述第二通信裝置；及設定機構，係設定藉由前述指定機構所指定的前述停止時間的長度。
一種通信方法，係於藉由與其他的裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與前述其他的裝置進行通信的通信裝置執行者，該通信方法係包含：於前述時間區分之最先及最後之至少一方對前述其他的裝置指定前述其他的裝置停止資料之發送的停止時間的長度；所指定的前述停止時間的長度係前述共享時刻之前述其他的裝置所為之計時之前述第一誤差及前述共享時刻之前述通信裝置所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。
一種程式，係使於藉由與裝置共享的共享時刻所規定的每一時間區分與前述裝置進行通信的電腦執行：於前述時間區分之最先及最後之至少一方對前述裝置指定前述裝置停止資料之發送的停止時間的長度；所指定的前述停止時間的長度係前述共享時刻之前述裝置所為之計時之第一誤差及前述共享時刻之前述電腦所為之計時的第二誤差之中較長的誤差以上。