WO2015162763A1 - Network system - Google Patents

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WO2015162763A1
WO2015162763A1 PCT/JP2014/061600 JP2014061600W WO2015162763A1 WO 2015162763 A1 WO2015162763 A1 WO 2015162763A1 JP 2014061600 W JP2014061600 W JP 2014061600W WO 2015162763 A1 WO2015162763 A1 WO 2015162763A1
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synchronization
network
unit
frame
delay
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PCT/JP2014/061600
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
智史 荒川
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter

Definitions

  • the present invention relates to a network system.
  • the motion controller and the plurality of axes controlled by the motion controller are Need to be synchronized with each other during operation.
  • the same storage command is input from multiple motion controllers, and the servo position command or servo torque command of multiple servo drives is created gradually and sent to multiple servo drives.
  • a network system in which one motion controller and a plurality of servo drives are connected via a servo network will be described.
  • a network having a synchronous communication function for transmitting a fixed number of data at a preset cycle such as IEC 61491 or IEEE 1394, is used, and the motion controller periodically and the same to a plurality of servo drives.
  • Motion command data is transmitted at the timing.
  • a network having such a synchronous communication function is also provided with a function for generating a start interrupt at each cycle to each node connected to the network, and using this start interrupt function, the servo control processing in each servo drive is periodically performed.
  • synchronization between the motion controller and a plurality of controlled axes is realized.
  • a motion control system including a motion controller and a plurality of servo drives
  • the motion controller and the plurality of servo drives are connected by a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function. Transmits a motion command such as a position command and a timer clear request to a timer in the servo drive from the controller to multiple servo drives, and outputs an activation timer to the motion controller at each set time and an interval timer interrupt output.
  • a delay timer that outputs a start interrupt that is delayed for a set time from the start timer, and starts a process that outputs a motion command to the servo drive by the start interrupt from the interval timer.
  • the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that the accuracy of a synchronization protocol for synchronizing the time between devices decreases due to fluctuations in network delay in a network.
  • the timing frame with a network delay that is significantly higher than the average causes the time to be synchronized to be shifted unnecessarily.
  • the delay variation (synchronization jitter) is removed from the time synchronization of the network.
  • an adjustable threshold value balances the quality of delay measurement in terms of delay variation with respect to the number of delay measurements sufficient to maintain temporal synchronization. It can be taken.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a network system capable of sufficiently reducing frame jitter.
  • the present invention provides a plurality of connected network units, one or a plurality of synchronization targets connected to each of the plurality of network units, A synchronization master connected to any one of the network units, wherein the synchronization master outputs a synchronization pulse to the network unit at a set time to measure a delay time;
  • the network unit receives a network packet including a frame from the synchronization master or another network unit, analyzes the frame, and if the frame is a synchronization frame, buffers the synchronization frame to delay a repeat timing. To the next network unit , And executes the processing program at the timing of the synchronizing pulse received from the network unit.
  • the network system according to the present invention has an effect that the jitter of the frame can be sufficiently reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a network system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a first network unit of the network system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a part of an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a comparative example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a network system according to the present invention.
  • a synchronization master 100 and a first network unit 111 are connected via a network 110.
  • the first network unit 111 and the second network unit 112 are connected via the network 110a
  • the second network unit 112 and the third network unit 113 are connected via the network 110b
  • the third network unit 113 is connected.
  • the fourth network unit 114 are connected via a network 110c.
  • first network unit 111 and the first synchronization target 121 are connected via the system bus 131
  • second network unit 112 and the second synchronization target 122 are connected via the system bus 132
  • third The network unit 113 and the third synchronization target 123 are connected via the system bus 133
  • fourth network unit 114 and the fourth synchronization target 124 are connected via the system bus 134.
  • four networks and four synchronization targets are shown.
  • the number of networks and the number of synchronization targets are not limited. Further, there may be one or more synchronization targets connected to one network unit.
  • the synchronization master 100 includes an interval timer 150, a communication delay measuring unit 151, and a communication interface unit 152.
  • the synchronization master 100 has a function as a synchronization master included in a general motion controller.
  • the communication interface unit 152 transmits and receives frames to and from the network 110.
  • the communication interface unit 152 may be a system bus such as a serial bus or a parallel bus instead of the communication interface.
  • the interval timer 150 outputs a synchronization pulse to a synchronization target connected via each system bus every set time.
  • the communication delay measuring unit 151 measures a time (delay time) from when the synchronization master 100 outputs the synchronization frame to the network 110 until it is input to the network unit to which the synchronization target is connected.
  • the method by which the communication delay measuring unit 151 measures the delay time is not particularly limited.
  • the delay time may be measured using a standard such as IEEE 1588.
  • the communication delay measuring unit 151 sets the synchronization pulse output value of each network unit based on the measured delay time.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first network unit 111.
  • the first network unit 111 shown in FIG. 2 includes a frame delay unit 200, a repeat timing control unit 201, a transmission port 202, a reception port 203, a synchronization frame reception unit 204, a window unit 205, and a delay counter unit. 206, a synchronization pulse output unit 207, and a system bus interface unit 209. Further, the first network unit 111 has functions such as a microcomputer, a memory, and a clock included in a general network unit. Although the first network unit 111 is described as an example here, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 have the same configuration.
  • the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 are periodically transmitted through the networks 110, 110a, 110b, and 110c (for example, Ethernet (registered trademark)). Communicate with other network units.
  • networks 110, 110a, 110b, and 110c for example, Ethernet (registered trademark)
  • the synchronization function which the 1st network unit 111, the 2nd network unit 112, the 3rd network unit 113, and the 4th network unit 114 have are provided with another communication function. May be.
  • These network units may be network repeaters such as a switching hub or a router.
  • the synchronization frame output by the synchronization master 100 is a frame that specifies the synchronization timing of the entire system.
  • the synchronization frame is sent by the synchronization master 100 via the networks 110, 110a, 110b, and 110c at regular intervals through the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114. Send to.
  • the format of the synchronization frame is not limited. For example, flag information indicating whether the frame is a 1-bit synchronization frame is added to the Ethernet (registered trademark) header or the data area, and the arrival timing of the synchronization frame is determined. You can synchronize based on.
  • the frame delay unit 200 analyzes the frame transferred from the reception port 203.
  • the synchronization frame is buffered by the timing specified by the repeat timing control unit 201, which is the synchronization timing control unit, and repeat timing (the timing for relaying and transmitting is the same hereinafter).
  • the synchronization frame is transferred to the transmission port 202. If the frame transferred from the reception port 203 is not a synchronization frame, it is transferred to the transmission port 202 as it is. However, if there is a synchronization frame that has arrived first, this frame is not overtaken and the frame waits.
  • the repeat timing control unit 201 notifies the frame delay unit 200 of the worst value of the expected arrival time of the synchronization frame (the timing at which the arrival of the synchronization frame is slowest in one cycle).
  • the worst value of the expected arrival time may be received from the window unit 205, may be a set fixed value, or may be the worst arrival time calculated by statistics.
  • the transmission port 202 transmits a frame to the network 110a
  • the reception port 203 is a transmission / reception interface that receives the frame from the network 110.
  • the transmission / reception interface is a network.
  • the topology of the network is not limited to a specific one. You may have the transmission / reception port provided with the function of both the transmission port 202 and the reception port 203.
  • the synchronization frame receiving unit 204 receives and analyzes the synchronization frame intended for itself from the reception port 203. When receiving the synchronization frame, the synchronization frame receiving unit 204 notifies the delay counter unit 206 of the arrival of the synchronization frame.
  • the window unit 205 controls a time range in which the synchronization frame can be received.
  • the synchronization frame is expected to be received at a fixed period, but may be received at a timing other than the expected fixed period for some reason.
  • the window unit 205 eliminates the synchronization frame received at a timing other than the fixed period in this way so as not to disturb the synchronization timing.
  • the delay counter unit 206 counts up in synchronization with the clock.
  • the delay counter control unit (not shown) counts up to the upper limit value due to the arrival of the synchronization frame, the initial value is cleared.
  • the initial value may be a value other than zero.
  • the synchronization pulse output unit 207 compares the synchronization pulse output value with the values of all the delay counter units 206, and outputs a synchronization pulse to the system bus 131 via the system bus interface unit 209 if they match.
  • a synchronization pulse output by the synchronization pulse output unit 207 a synchronization frame can be exemplified.
  • the synchronization pulse output from the synchronization pulse output unit 207 may be set to be output only once per synchronization cycle.
  • the synchronization pulse output value may be set within a range that the delay counter unit 206 can take. In the synchronization pulse output value, a delay time until the synchronization master 100 outputs a synchronization pulse and arrives at the network unit to which the synchronization target is connected is set.
  • the system bus interface unit 209 transmits / receives commands to / from the system bus or inputs / outputs control signals.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system shown in FIG.
  • the synchronization master 100 includes a first synchronization target connected to the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114.
  • a synchronization frame is transmitted once per period.
  • the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 are respectively connected to the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, and the third network unit 114.
  • the synchronization pulse is output after a certain time (waiting time) after the arrival of the synchronization frame in consideration of transmission delay in the network. That is, the output time of the synchronization pulse is a time obtained by adding a waiting time after arrival of the synchronization frame to the arrival time of the synchronization frame.
  • the waiting time after arrival of the synchronization frame is set by the synchronization master 100, and the synchronization master 100 before the system operates, the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113 and the fourth network.
  • the unit 114 may be notified.
  • the waiting time after the arrival of the synchronization frame may be changeable while the system is operating.
  • the number of transmissions of the synchronization frame in one cycle is not limited to once, and may be transmitted a plurality of times.
  • the synchronization master 100 periodically transmits a synchronization frame via the communication interface unit 152 using the interval timer 150.
  • the synchronization master 100 transmits a synchronization frame at time t1.
  • time t1 represents a relative time from the start of the cycle, and in the next cycle, the synchronization master 100 also performs transmission at time t1.
  • the synchronization frame is fetched from the reception port 203 and transferred to the synchronization frame reception unit 204.
  • the synchronization frame is also transferred to the frame delay unit 200.
  • the delay time from the synchronization master 100 to the first network unit 111 is t2-t1.
  • This delay time t2-t1 is the sum of the transmission time of the network cable and the processing time in the first network unit 111 for the synchronization frame.
  • the delay time t2-t1 is composed of a fixed value and a value that varies depending on conditions, and changes due to the influence of the variation value.
  • This fluctuation value becomes the jitter of the delay time t2-t1, and becomes a factor of reducing the synchronization accuracy in the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124. .
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a part of an actual operation example, and is an enlarged view of a region surrounded by a dotted-line rectangle in the vicinity of time t2 of the first network unit 111 in FIG.
  • the time when the first network unit 111 receives the synchronization frame is t2 ⁇ ⁇ .
  • the delay time t2-t1 and the jitter ⁇ of the first network unit 111 are calculated from the synchronization master 100 by performing measurement by the synchronization master 100 transmitting a measurement frame a sufficient number of times before system operation.
  • the window width of the window unit 205 is determined as time t2 ⁇ ⁇ . Further, the delay timing of the repeat timing control unit 201 is set to time t2 + ⁇ . Time t2 is a relative time representing an elapsed time from the start time of the synchronization period.
  • the delay time and the jitter are calculated, and the window width and the delay timing are set. Furthermore, if a measurement frame is periodically transmitted, it is possible to cope with a change in jitter due to a change in environment such as temperature and aging.
  • the synchronization frame transmitted from the synchronization master 100 at time t1 arrives at time t2 ⁇ ⁇ . In such a case, the conventional network unit immediately transfers to the transmission port regardless of the arrival time.
  • the first network unit is The time of the synchronization frame transmitted from the transmission port 202 of the network unit 111 is t2 ⁇ ⁇ , and the jitter at the time of reception is directly passed on to the next network unit.
  • the first network unit 111 waits until time t2 + ⁇ after the synchronization frame arrives at the first network unit 111 at any timing within the range of time t2 ⁇ ⁇ , and then the next network unit.
  • the synchronization frame is transmitted to (here, the second network unit 112).
  • the second network unit 112 the third network unit 113, and the fourth network unit 114 delay the synchronization frame repeat timing to the worst value of the expected arrival time, thereby reducing synchronization jitter.
  • the second network unit 112 receives the synchronization frame from the first network unit 111 with the synchronization jitter ⁇ reduced at time t3 ⁇ ⁇ . Even if the synchronization frame arrives at the second network unit 112 at any timing within the range of time t3 ⁇ ⁇ , the second network unit 112 waits until time t3 + ⁇ and then waits for the next network unit (here, the third network unit). 113) is transmitted. In this way, it is possible to prevent jitter from being taken over by the third network unit 113 that receives the next synchronization frame.
  • the arrival time of the synchronization frame received by the second network unit 112 from the first network unit 111 is time t3 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the second network unit 112 can reduce the synchronization jitter by delaying the repeat timing of the synchronization frame to the worst value of the expected arrival time to t3 + ⁇ .
  • the third network unit 113 receives the synchronization frame from the second network unit 112 with the synchronization jitters ⁇ and ⁇ reduced at time t4 ⁇ ⁇ . Even if the synchronization frame arrives at the third network unit 113 at any timing within the range of time t4 ⁇ ⁇ , the third network unit 113 waits until time t4 + ⁇ and then waits for the next network unit (here, the fourth network unit). 114). By doing so, it is possible to prevent the jitter from being taken over by the fourth network unit 114 that receives the next synchronization frame.
  • the arrival time of the synchronization frame received by the third network unit 113 from the second network unit 112 is t4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the third network unit 113 delays the repeat timing of the synchronization frame to the worst value of the expected arrival time to t4 + ⁇ , thereby reducing the synchronization jitter. Can be reduced.
  • the fourth network unit 114 similarly receives the synchronization frame from the third network unit 113 at time t5 ⁇ ⁇ . However, the fourth network unit 114 is the end of the network and does not perform repeat (transmission to be relayed).
  • the synchronization frame reception unit 204 in the first network unit 111 analyzes the synchronization frame transferred from the reception port 203 and detects that it is a synchronization frame. When detecting that the arrived frame is a synchronization frame, the synchronization frame receiving unit 204 notifies the window unit 205 of the arrival of the synchronization frame. If the synchronization frame is the expected arrival time, the window unit 205 notifies (instructs) the delay counter unit 206 to clear.
  • the arrival time of the synchronization frame of the window unit 205 is set to time t2 ⁇ ⁇ , which is the same as the synchronization frame arrival time expected by the repeat timing control unit 201. However, it is not always necessary to match.
  • the delay counter unit 206 is a free-running counter that counts up in synchronization with the internal clock of the first network unit 111, and clears the count when receiving a clear notification (instruction) from the window unit 205 at time t2. To the initial value.
  • the synchronization pulse output unit 207 compares the current value of the delay counter unit 206 with the synchronization pulse output value, and if they match, the synchronization pulse output unit 207 passes the system bus interface unit 209 and outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121. .
  • the time t6-t2 is set as the synchronization pulse output value.
  • the sync pulse output unit 207 A synchronization pulse is output at time t6.
  • the arrival time of the synchronization frame fluctuates in the range of time t2 ⁇ ⁇ for each period, the synchronization pulse output time is also in the range of time t6 ⁇ ⁇ .
  • the second network unit 112 receives the synchronization frame from the first network unit 111 with the synchronization jitter reduced at time t3 ⁇ ⁇ . Then, a synchronization pulse is output at time t6 to the second synchronization target 122 by the same operation as the first network unit 111. However, since the arrival time of the synchronization frame varies in the range of t3 ⁇ ⁇ for each period, the synchronization pulse output time is also in the range of time t6 ⁇ ⁇ .
  • the time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization target 123 is time t6 ⁇ ⁇ .
  • the fourth network unit 114 receives the synchronization frame at time t5 ⁇ ⁇ , it is not necessary to delay the output of the synchronization pulse because it is at the end of the network, but here, after waiting until time t6, the synchronization is performed. Output a pulse. However, since the synchronization jitter ⁇ actually shifts, the output time of the synchronization pulse is time t6 ⁇ ⁇ .
  • the time when the first network unit 111 outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121 is time t6 ⁇ ⁇
  • the second network unit 112 outputs the synchronization pulse to the second synchronization target 122.
  • the time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization target 123 is the time t6 ⁇ ⁇
  • the fourth network unit 114 is the fourth synchronization target.
  • the time when the synchronization pulse is output to 124 is time t6 ⁇ ⁇ .
  • the worst values (maximum values) of the synchronization jitter when synchronizing the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124 are ⁇ , ⁇ , ⁇ . , ⁇ is the worst value (maximum value).
  • FIG. 5 is a diagram showing an operation when the present invention is not applied, and is a comparative example.
  • the time when the first network unit 111 outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121 is time t6 ⁇ ⁇
  • the time when the second network unit 112 outputs the synchronization pulse to the second synchronization target 122 is time
  • the time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization object 123 is time t6 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • the fourth network unit 114 is the fourth t4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the time for outputting the synchronization pulse to the synchronization object 124 is time t6 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ . This is because each network unit takes over the jitter of the preceding network unit. Therefore, when the present invention is not applied, the worst value (absolute absolute value) of synchronization jitter when synchronizing the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124.
  • the maximum value is ⁇ ( ⁇ + ⁇ + ⁇ + ⁇ ). As described above, according to the present invention, the synchronization jitter can be greatly improved.
  • the jitter that can be reduced by the present invention is not limited to the synchronization frame, and can be applied to a measurement frame in which the synchronization master 100 measures the delay time of the synchronization frame.
  • the window width to be reduced can be made narrower than before, and synchronization can be achieved with high accuracy.
  • the network system of the present embodiment described above includes a plurality of connected network units, one or more synchronization targets connected to each of the plurality of network units, and any one of the plurality of network units.
  • a synchronization master connected to the network unit, wherein the synchronization master outputs a synchronization pulse to the network unit at a set time to measure a delay time, and the network unit
  • a network packet including a frame from a synchronization master or another network unit is received, the frame is analyzed, and if the frame is a synchronization frame, the synchronization frame is buffered and the repeat timing is delayed to the next network unit.
  • the synchronization target is And executes a processing program at a timing synchronized to a received pulse from the serial network unit.
  • the repeat timing is delayed by a maximum value of jitter in the network unit, and the synchronization pulse is output by using the maximum value of jitter of the plurality of network units.
  • the network unit includes a synchronization timing control unit that determines the repeat timing, and the synchronization timing control unit is configured such that a delay measurement frame is transmitted from the synchronization master in advance during the buffering. It is preferable that the repeat timing determined by delaying the synchronization frame is calculated from a result of measuring a delay time and synchronization jitter of the synchronization frame.
  • the network unit analyzes the synchronization frame from another network unit and notifies the delay counter control unit of the synchronization frame reception unit, and a delay counter that counts up in synchronization with an internal clock.
  • a delay counter control unit that clears a delay count value that has been counted up by the delay counter unit upon arrival of the synchronization frame, and a synchronization pulse output that sets a synchronization pulse output value within a range that the delay counter unit can take And comparing the delay count value of the delay counter unit with the sync pulse output value of the sync pulse output unit, and when the sync pulse output value matches the delay count value, It is preferable to output.
  • the network unit and the synchronization master are connected through the system bus.
  • the synchronization master may include the network unit.
  • the network unit and the synchronization target may include the network unit as the synchronization target.
  • the network system according to the present invention is useful for a network system including a plurality of network units, and is particularly suitable for a motion control system that requires a highly accurate motion operation using a plurality of axes. Yes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

In order to sufficiently reduce jitter of a synchronous frame, the present invention is provided with: network units (111-114), synchronization subjects (121-124) connected respectively to the network units (111-114), and a synchronization master (100) connected to one of the network units (111-114). The synchronization master (100) measures the lag time by outputting a synchronization pulse to the network units (111-114) every set time, the network units (111-114) receive network packets containing a frame from the synchronization master (100) or another network unit, the frame is analyzed, if the frame is a synchronous frame the synchronous frame is buffered, delaying the repeat timing, and forwarded to the next network unit, and the synchronization subjects (121-124) execute a processing program at the timing of the synchronization pulse received from the network units (111-114).

Description

ネットワークシステムNetwork system
　本発明は、ネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a network system.
　従来、工作機械、半導体製造装置または産業用ロボット等の複数の軸を使用した高精度なモーション動作が必要とされるモーションコントロールシステムでは、モーションコントローラと、該モーションコントローラに制御される複数の軸は、動作時に互いに同期させる必要がある。従来のモーションコントロールシステムには、複数のモーションコントローラから同じ保管指令を入力し、複数のサーボドライブのサーボ位置指令またはサーボトルク指令を少しずつずらして作成し、これを複数のサーボドライブに送信することで、単体のモーションコントローラでは所望の制御周期で処理できないような多軸保管指令であっても、所望の制御周期でサーボドライブに指令を出力可能な技術が存在する。 Conventionally, in a motion control system that requires high-precision motion operation using a plurality of axes such as a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, or an industrial robot, the motion controller and the plurality of axes controlled by the motion controller are Need to be synchronized with each other during operation. In the conventional motion control system, the same storage command is input from multiple motion controllers, and the servo position command or servo torque command of multiple servo drives is created gradually and sent to multiple servo drives. Thus, there is a technology that can output a command to a servo drive at a desired control cycle even if it is a multi-axis storage command that cannot be processed at a desired control cycle by a single motion controller.
　ここで、一例として、１つのモーションコントローラと複数のサーボドライブがサーボネットワークで接続されたネットワークシステムについて説明する。このようなサーボネットワークでは、ＩＥＣ６１４９１またはＩＥＥＥ１３９４のように、予め設定した周期毎に一定数のデータを送信する同期通信機能を有するネットワークを使用し、モーションコントローラから複数のサーボドライブに周期的且つ同一のタイミングでモーション指令データを送信している。さらに、このような同期通信機能を有するネットワークは、ネットワークに接続された各ノードへ周期毎に起動割込みを発生させる機能も備え、この起動割込み機能を用いて各サーボドライブにおけるサーボ制御処理を周期的且つ同一のタイミングで実行させることで、モーションコントローラと制御される複数の軸との同期を実現している。 Here, as an example, a network system in which one motion controller and a plurality of servo drives are connected via a servo network will be described. In such a servo network, a network having a synchronous communication function for transmitting a fixed number of data at a preset cycle, such as IEC 61491 or IEEE 1394, is used, and the motion controller periodically and the same to a plurality of servo drives. Motion command data is transmitted at the timing. Furthermore, a network having such a synchronous communication function is also provided with a function for generating a start interrupt at each cycle to each node connected to the network, and using this start interrupt function, the servo control processing in each servo drive is periodically performed. In addition, by executing at the same timing, synchronization between the motion controller and a plurality of controlled axes is realized.
　また、例えば特許文献１には、モーションコントローラと複数のサーボドライブを備えたモーションコントロールシステムにおいて、モーションコントローラと複数のサーボドライブを、同期通信機能を備えない高速シリアルバスまたはシリアル通信で接続し、モーションコントローラから複数のサーボドライブに位置指令等のモーション指令及びサーボドライブ内のタイマに対するタイマクリア要求を伝送し、モーションコントローラには、設定時間毎に起動割込みを出力するインターバルタイマと、インターバルタイマの割込み出力から設定時間遅延させた起動割込みを出力する遅延タイマと、を備え、インターバルタイマからの起動割込みでモーション指令をサーボドライブへ出力する処理を起動し、遅延タイマからの起動割込みでタイマクリア要求をサーボドライブに送信し、モーションコントローラからのタイマクリア要求を設定時間だけ遅延させる技術が開示されている。特許文献１に開示された技術によれば、モーションコントローラと複数のサーボドライブを、同期通信機能を備えない高速シリアルバスまたはシリアル通信で接続できるので、バスコントローラや通信ＬＳＩが複雑にならず、低コストでモーションコントロールシステムが構築できるとされている。また、特許文献１に開示された技術によれば、モーションコントローラから位置指令をサーボドライブへ出力したあと、遅延タイマに設定した遅延時間の後にタイマクリア要求をサーボドライブへ出力することでサーボ制御処理の起動タイミングを調整できるので、モーションコントローラがモーション指令を出力してから最短のタイミングでサーボ制御処理を開始することができ、応答性の向上が図れるとされている。 Also, for example, in Patent Document 1, in a motion control system including a motion controller and a plurality of servo drives, the motion controller and the plurality of servo drives are connected by a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function. Transmits a motion command such as a position command and a timer clear request to a timer in the servo drive from the controller to multiple servo drives, and outputs an activation timer to the motion controller at each set time and an interval timer interrupt output. A delay timer that outputs a start interrupt that is delayed for a set time from the start timer, and starts a process that outputs a motion command to the servo drive by the start interrupt from the interval timer. Sends Imakuria request to the servo drive, techniques to delay the timer clear request from the motion controller by the set time is disclosed. According to the technology disclosed in Patent Document 1, since the motion controller and a plurality of servo drives can be connected by a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function, the bus controller and the communication LSI are not complicated and low It is said that a motion control system can be constructed at a low cost. Further, according to the technique disclosed in Patent Document 1, after a position command is output from the motion controller to the servo drive, a timer clear request is output to the servo drive after the delay time set in the delay timer. It is said that the servo control processing can be started at the shortest timing after the motion controller outputs the motion command, and the responsiveness can be improved.
　また、例えば特許文献２に開示された技術では、ネットワークにおいて、ネットワーク遅延の変動により、機器間の時間を同期化させる同期化プロトコルの精度が低下することを問題としており、例えば、ネットワーク遅延の移動平均を大幅に上回るネットワーク遅延を有するタイミングフレームにより同期対象の時間が不要にずれることになるので、これに対し、ネットワークの時間同期化から遅延変動（同期ジッタ）を除去しており、タイミングパケットと関連したネットワーク遅延を計測する段階と、ネットワーク遅延が調節可能なしきい値を超える場合にタイミングパケットを破棄する段階と、が含まれている。特許文献２に開示された技術によれば、調節可能なしきい値により、時間的な同期を維持するために十分な遅延計測の回数に対して、遅延変動の観点において遅延計測の品質のバランスをとることができるとされている。 In addition, for example, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that the accuracy of a synchronization protocol for synchronizing the time between devices decreases due to fluctuations in network delay in a network. The timing frame with a network delay that is significantly higher than the average causes the time to be synchronized to be shifted unnecessarily. On the other hand, the delay variation (synchronization jitter) is removed from the time synchronization of the network. Measuring the associated network delay and discarding the timing packet if the network delay exceeds an adjustable threshold. According to the technique disclosed in Patent Document 2, an adjustable threshold value balances the quality of delay measurement in terms of delay variation with respect to the number of delay measurements sufficient to maintain temporal synchronization. It can be taken.
特開２０１０－２４４５０５号公報JP 2010-244505 A 特開２００７－１７４６７６号公報JP 2007-174676 A
　しかしながら、上記従来の技術によれば、所望の起動周期が実現できず、または、遅延変動を十分に削減することができない。そのため、同期フレームのジッタを十分に削減することができない、という問題があった。 However, according to the above-described conventional technology, a desired start cycle cannot be realized, or delay variation cannot be sufficiently reduced. Therefore, there is a problem that the jitter of the synchronization frame cannot be sufficiently reduced.
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレームのジッタを十分に削減することができるネットワークシステムを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a network system capable of sufficiently reducing frame jitter.
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、接続された複数のネットワークユニットと、該複数のネットワークユニットのそれぞれに接続された１つまたは複数の同期対象と、前記複数のネットワークユニットのいずれか１つに接続された同期マスタと、を備えるネットワークシステムであって、前記同期マスタは、設定された時間毎に前記ネットワークユニットに同期パルスを出力して遅延時間を測定し、前記ネットワークユニットは、前記同期マスタまたは他のネットワークユニットからのフレームを含むネットワークパケットを受信し、前記フレームを解析して該フレームが同期フレームであれば該同期フレームをバッファリングしてリピートタイミングを遅らせて次のネットワークユニットに転送し、前記同期対象は、前記ネットワークユニットから受信した同期パルスのタイミングで処理プログラムを実行することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a plurality of connected network units, one or a plurality of synchronization targets connected to each of the plurality of network units, A synchronization master connected to any one of the network units, wherein the synchronization master outputs a synchronization pulse to the network unit at a set time to measure a delay time; The network unit receives a network packet including a frame from the synchronization master or another network unit, analyzes the frame, and if the frame is a synchronization frame, buffers the synchronization frame to delay a repeat timing. To the next network unit , And executes the processing program at the timing of the synchronizing pulse received from the network unit.
　本発明にかかるネットワークシステムは、フレームのジッタを十分に削減することができる、という効果を奏する。 The network system according to the present invention has an effect that the jitter of the frame can be sufficiently reduced.
図１は、実施の形態にかかるネットワークシステムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a network system according to an embodiment. 図２は、実施の形態にかかるネットワークシステムの第１のネットワークユニットの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a first network unit of the network system according to the embodiment. 図３は、実施の形態にかかるネットワークシステムにおいて同期フレームを送る際の実際の動作例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment. 図４は、実施の形態にかかるネットワークシステムにおいて同期フレームを送る際の実際の動作例の一部を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a part of an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment. 図５は、実施の形態にかかるネットワークシステムにおいて同期フレームを送る際の比較例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a comparative example when sending a synchronization frame in the network system according to the embodiment.
　以下に、本発明にかかるネットワークシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a network system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態．
　図１は、本発明にかかるネットワークシステムの実施の形態の構成を示す図である。図１に示すネットワークシステムでは、同期マスタ１００と第１のネットワークユニット１１１がネットワーク１１０を介して接続されている。第１のネットワークユニット１１１と第２のネットワークユニット１１２はネットワーク１１０ａを介して接続され、第２のネットワークユニット１１２と第３のネットワークユニット１１３はネットワーク１１０ｂを介して接続され、第３のネットワークユニット１１３と第４のネットワークユニット１１４はネットワーク１１０ｃを介して接続されている。 Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a network system according to the present invention. In the network system shown in FIG. 1, a synchronization master 100 and a first network unit 111 are connected via a network 110. The first network unit 111 and the second network unit 112 are connected via the network 110a, the second network unit 112 and the third network unit 113 are connected via the network 110b, and the third network unit 113 is connected. And the fourth network unit 114 are connected via a network 110c.
　また、第１のネットワークユニット１１１と第１の同期対象１２１はシステムバス１３１を介して接続され、第２のネットワークユニット１１２と第２の同期対象１２２はシステムバス１３２を介して接続され、第３のネットワークユニット１１３と第３の同期対象１２３はシステムバス１３３を介して接続され、第４のネットワークユニット１１４と第４の同期対象１２４はシステムバス１３４を介して接続されている。なお、本実施の形態においては、４つのネットワーク及び４つの同期対象が示されているが、本発明においてはネットワークの数及び同期対象の数は限定されない。また、１つのネットワークユニットに接続される同期対象は１つであってもよいし、複数であってもよい。 Also, the first network unit 111 and the first synchronization target 121 are connected via the system bus 131, the second network unit 112 and the second synchronization target 122 are connected via the system bus 132, and the third The network unit 113 and the third synchronization target 123 are connected via the system bus 133, and the fourth network unit 114 and the fourth synchronization target 124 are connected via the system bus 134. In the present embodiment, four networks and four synchronization targets are shown. However, in the present invention, the number of networks and the number of synchronization targets are not limited. Further, there may be one or more synchronization targets connected to one network unit.
　同期マスタ１００は、インターバルタイマ１５０と、通信遅延測定部１５１と、通信インターフェース部１５２と、を備える。また、同期マスタ１００は、一般的なモーションコントローラが有する同期マスタとしての機能を有する。通信インターフェース部１５２は、ネットワーク１１０に対してフレームの送受信を行う。なお、通信インターフェース部１５２は、通信インターフェースに代えて、シリアルバスまたはパラレルバス等のシステムバスであってもよい。インターバルタイマ１５０は、設定された時間毎に各システムバスを介して接続された同期対象に同期パルスを出力する。通信遅延測定部１５１は、同期マスタ１００が同期フレームをネットワーク１１０に出力してから、同期対象が接続されているネットワークユニットに入力されるまでの時間（遅延時間）を測定する。通信遅延測定部１５１が遅延時間を測定する方法は特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１５８８等の規格を用いて遅延時間を測定すればよい。通信遅延測定部１５１は、測定した遅延時間をもとに各ネットワークユニットの同期パルス出力値を設定する。 The synchronization master 100 includes an interval timer 150, a communication delay measuring unit 151, and a communication interface unit 152. The synchronization master 100 has a function as a synchronization master included in a general motion controller. The communication interface unit 152 transmits and receives frames to and from the network 110. The communication interface unit 152 may be a system bus such as a serial bus or a parallel bus instead of the communication interface. The interval timer 150 outputs a synchronization pulse to a synchronization target connected via each system bus every set time. The communication delay measuring unit 151 measures a time (delay time) from when the synchronization master 100 outputs the synchronization frame to the network 110 until it is input to the network unit to which the synchronization target is connected. The method by which the communication delay measuring unit 151 measures the delay time is not particularly limited. For example, the delay time may be measured using a standard such as IEEE 1588. The communication delay measuring unit 151 sets the synchronization pulse output value of each network unit based on the measured delay time.
　図２は、第１のネットワークユニット１１１の構成を示す図である。図２に示す第１のネットワークユニット１１１は、フレーム遅延部２００と、リピートタイミング制御部２０１と、送信ポート２０２と、受信ポート２０３と、同期フレーム受信部２０４と、ウィンドウ部２０５と、遅延カウンタ部２０６と、同期パルス出力部２０７と、システムバスインターフェース部２０９と、を備える。また、第１のネットワークユニット１１１は、一般的なネットワークユニットが有するマイコン、メモリ及びクロック等の機能を有する。なお、ここでは、第１のネットワークユニット１１１を例示して説明するが、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４も同様の構成である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first network unit 111. The first network unit 111 shown in FIG. 2 includes a frame delay unit 200, a repeat timing control unit 201, a transmission port 202, a reception port 203, a synchronization frame reception unit 204, a window unit 205, and a delay counter unit. 206, a synchronization pulse output unit 207, and a system bus interface unit 209. Further, the first network unit 111 has functions such as a microcomputer, a memory, and a clock included in a general network unit. Although the first network unit 111 is described as an example here, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 have the same configuration.
　なお、図２においては、説明の都合上、第１のネットワークユニット１１１が有する機能ごとに機能部を分けて示しているが、本発明はこのような形態に限定されず、１つの機能部が複数の機能部を兼ねる構成であってもよい。 In FIG. 2, for convenience of explanation, functional units are shown separately for each function of the first network unit 111, but the present invention is not limited to such a form, and one functional unit is included. The structure which serves as a some function part may be sufficient.
　第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４は、ネットワーク１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ（例えばイーサネット（登録商標））を通じて、定周期で他のネットワークユニットと通信する。なお、ここでは、第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４が有する同期機能について説明するが、これらは他の通信機能を備えていてもよい。また、これらのネットワークユニットは、例えば、スイッチングハブまたはルータ等のネットワーク中継器であってもよい。 The first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 are periodically transmitted through the networks 110, 110a, 110b, and 110c (for example, Ethernet (registered trademark)). Communicate with other network units. In addition, although the synchronization function which the 1st network unit 111, the 2nd network unit 112, the 3rd network unit 113, and the 4th network unit 114 have is demonstrated here, these are provided with another communication function. May be. These network units may be network repeaters such as a switching hub or a router.
　同期マスタ１００が出力する同期フレームは、システム全体の同期タイミングを指定するフレームである。同期フレームは、同期マスタ１００によって、定周期でネットワーク１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを介して第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４に送信する。なお、本発明においては、同期フレームの形式は限定されず、例えば、イーサネット（登録商標）ヘッダまたはデータ領域に１ビットの同期フレームであるか否かのフラグ情報を付加し、同期フレームの到着タイミングをもとに同期すればよい。 The synchronization frame output by the synchronization master 100 is a frame that specifies the synchronization timing of the entire system. The synchronization frame is sent by the synchronization master 100 via the networks 110, 110a, 110b, and 110c at regular intervals through the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114. Send to. In the present invention, the format of the synchronization frame is not limited. For example, flag information indicating whether the frame is a 1-bit synchronization frame is added to the Ethernet (registered trademark) header or the data area, and the arrival timing of the synchronization frame is determined. You can synchronize based on.
　フレーム遅延部２００は、受信ポート２０３から転送されてきたフレームを解析する。フレームが同期フレームである場合には、同期タイミング制御部であるリピートタイミング制御部２０１の指定タイミング分だけ同期フレームをバッファリングしてリピートタイミング（中継して送信するタイミングである。以下、同様。）を遅らせ、その後、送信ポート２０２へ同期フレームを転送する。受信ポート２０３から転送されてきたフレームが同期フレームでない場合には、そのまま送信ポート２０２へ転送する。ただし、先に到着している同期フレームが存在する場合には、これを追い抜かすことはなく、当該フレームは待機することになる。 The frame delay unit 200 analyzes the frame transferred from the reception port 203. When the frame is a synchronization frame, the synchronization frame is buffered by the timing specified by the repeat timing control unit 201, which is the synchronization timing control unit, and repeat timing (the timing for relaying and transmitting is the same hereinafter). After that, the synchronization frame is transferred to the transmission port 202. If the frame transferred from the reception port 203 is not a synchronization frame, it is transferred to the transmission port 202 as it is. However, if there is a synchronization frame that has arrived first, this frame is not overtaken and the frame waits.
　リピートタイミング制御部２０１は、同期フレームの到着期待時間の最悪値（１周期中、最も同期フレームの到着が遅いタイミング）をフレーム遅延部２００に通知する。到着期待時間の最悪値は、ウィンドウ部２０５から受け取ってもよいし、設定された固定値であってもよいし、統計により算出された最悪到着時間であってもよい。 The repeat timing control unit 201 notifies the frame delay unit 200 of the worst value of the expected arrival time of the synchronization frame (the timing at which the arrival of the synchronization frame is slowest in one cycle). The worst value of the expected arrival time may be received from the window unit 205, may be a set fixed value, or may be the worst arrival time calculated by statistics.
　送信ポート２０２は、ネットワーク１１０ａにフレームを送信し、受信ポート２０３は、ネットワーク１１０からフレームを受信する送受信用のインターフェースである。なお、本実施の形態では、ネットワークシステムがライン型で構成された場合が例示されているため、送信ポート２０２と受信ポート２０３が設けられているが、本発明においては、送受信用のインターフェースはネットワークを中継する機能を有していればよく、ネットワークのトポロジは特定のものに限定されない。送信ポート２０２と受信ポート２０３の双方の機能を備えた送受信ポートを有していてもよい。 The transmission port 202 transmits a frame to the network 110a, and the reception port 203 is a transmission / reception interface that receives the frame from the network 110. In the present embodiment, the case where the network system is configured in a line type is illustrated, and therefore the transmission port 202 and the reception port 203 are provided. However, in the present invention, the transmission / reception interface is a network. The topology of the network is not limited to a specific one. You may have the transmission / reception port provided with the function of both the transmission port 202 and the reception port 203. FIG.
　同期フレーム受信部２０４は、受信ポート２０３から自らを対象とする同期フレームを受信して解析する。同期フレーム受信部２０４は、同期フレームを受信すると、遅延カウンタ部２０６に同期フレームの到着を通知する。 The synchronization frame receiving unit 204 receives and analyzes the synchronization frame intended for itself from the reception port 203. When receiving the synchronization frame, the synchronization frame receiving unit 204 notifies the delay counter unit 206 of the arrival of the synchronization frame.
　ウィンドウ部２０５は、同期フレームの受信可能な時間範囲を制御する。同期フレームは定周期での受信が期待されるが、何らかの要因によって期待される定周期以外のタイミングで受信してしまうことがある。ウィンドウ部２０５は、このように定周期以外のタイミングで受信した同期フレームが同期タイミングを乱すことがないように排除する。 The window unit 205 controls a time range in which the synchronization frame can be received. The synchronization frame is expected to be received at a fixed period, but may be received at a timing other than the expected fixed period for some reason. The window unit 205 eliminates the synchronization frame received at a timing other than the fixed period in this way so as not to disturb the synchronization timing.
　遅延カウンタ部２０６は、クロックに同期してカウントアップを行う。遅延カウンタ部２０６では、図示しない遅延カウンタ制御部によって同期フレームの到着によって上限値までカウントアップすると初期値にクリアされる。初期値は、０以外の値であってもよい。 The delay counter unit 206 counts up in synchronization with the clock. In the delay counter unit 206, when the delay counter control unit (not shown) counts up to the upper limit value due to the arrival of the synchronization frame, the initial value is cleared. The initial value may be a value other than zero.
　同期パルス出力部２０７は、同期パルス出力値とすべての遅延カウンタ部２０６の値とを比較し、一致する場合には、システムバスインターフェース部２０９を介して、システムバス１３１に同期パルスを出力する。同期パルス出力部２０７が出力する同期パルスとしては、同期フレームを例示することができる。同期パルス出力部２０７が出力する同期パルスは、１つの同期周期につき１度のみ出力するように設定されていてもよい。 The synchronization pulse output unit 207 compares the synchronization pulse output value with the values of all the delay counter units 206, and outputs a synchronization pulse to the system bus 131 via the system bus interface unit 209 if they match. As a synchronization pulse output by the synchronization pulse output unit 207, a synchronization frame can be exemplified. The synchronization pulse output from the synchronization pulse output unit 207 may be set to be output only once per synchronization cycle.
　同期パルス出力値は、遅延カウンタ部２０６が取りうる範囲で設定すればよい。同期パルス出力値には、同期マスタ１００が同期パルスを出力し、同期対象が接続されているネットワークユニットに到着するまでの遅延時間を設定する。 The synchronization pulse output value may be set within a range that the delay counter unit 206 can take. In the synchronization pulse output value, a delay time until the synchronization master 100 outputs a synchronization pulse and arrives at the network unit to which the synchronization target is connected is set.
　システムバスインターフェース部２０９は、システムバスに対してコマンドを送受信し、または制御信号の入出力を行う。 The system bus interface unit 209 transmits / receives commands to / from the system bus or inputs / outputs control signals.
　図３は、図１に示すネットワークシステムにおいて同期フレームを送る際の実際の動作例を説明する図である。図３に示す動作例では、同期マスタ１００は、第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４に接続されている第１の同期対象１２１、第２の同期対象１２２、第３の同期対象１２３及び第４の同期対象１２４の同期タイミングを合わせるために、１周期に１度、同期フレームを送信する。第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４は、それぞれに接続された第１の同期対象１２１、第２の同期対象１２２、第３の同期対象１２３及び第４の同期対象１２４と同一時刻で同期タイミングを合わせるために、ネットワークにおける伝送遅延を考慮して、同期フレーム到着後の一定時間（待ち時間）経過後に同期パルスを出力する。すなわち、同期パルスの出力時刻は、同期フレームの到着時刻に同期フレーム到着後の待ち時間を加えた時刻である。同期フレーム到着後の待ち時間は同期マスタ１００にて設定され、同期マスタ１００が、システム稼働前に第１のネットワークユニット１１１、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４に通知すればよい。ただし、同期フレーム到着後の待ち時間は、システム稼働中に変更可能としてもよい。また、本アイデアにおいて１周期における同期フレームの送信回数は１度に限定されず、複数回送信してもよい。 FIG. 3 is a diagram for explaining an actual operation example when sending a synchronization frame in the network system shown in FIG. In the operation example illustrated in FIG. 3, the synchronization master 100 includes a first synchronization target connected to the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114. In order to synchronize the synchronization timing of 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124, a synchronization frame is transmitted once per period. The first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 are respectively connected to the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, and the third network unit 114. In order to synchronize the synchronization timing at the same time as the synchronization target 123 and the fourth synchronization target 124, the synchronization pulse is output after a certain time (waiting time) after the arrival of the synchronization frame in consideration of transmission delay in the network. That is, the output time of the synchronization pulse is a time obtained by adding a waiting time after arrival of the synchronization frame to the arrival time of the synchronization frame. The waiting time after arrival of the synchronization frame is set by the synchronization master 100, and the synchronization master 100 before the system operates, the first network unit 111, the second network unit 112, the third network unit 113 and the fourth network. The unit 114 may be notified. However, the waiting time after the arrival of the synchronization frame may be changeable while the system is operating. Further, in the present idea, the number of transmissions of the synchronization frame in one cycle is not limited to once, and may be transmitted a plurality of times.
　同期マスタ１００は、インターバルタイマ１５０を用いて、通信インターフェース部１５２を介して同期フレームを周期的に送信する。図３においては、同期マスタ１００は、時刻ｔ１で同期フレームを送信している。なお、時刻ｔ１は周期開始からの相対時間を表し、次の周期においても同様に、同期マスタ１００は時刻ｔ１で送信を行うものとする。 The synchronization master 100 periodically transmits a synchronization frame via the communication interface unit 152 using the interval timer 150. In FIG. 3, the synchronization master 100 transmits a synchronization frame at time t1. Note that time t1 represents a relative time from the start of the cycle, and in the next cycle, the synchronization master 100 also performs transmission at time t1.
　同期マスタ１００とネットワーク１１０を介して接続されている第１のネットワークユニット１１１が、全ネットワーク宛の同期フレームを受信すると、受信ポート２０３から同期フレームを取り込んで同期フレーム受信部２０４に転送すると共に、フレーム遅延部２００にも同期フレームを転送する。 When the first network unit 111 connected to the synchronization master 100 via the network 110 receives the synchronization frame addressed to all the networks, the synchronization frame is fetched from the reception port 203 and transferred to the synchronization frame reception unit 204. The synchronization frame is also transferred to the frame delay unit 200.
　同期マスタ１００からの同期フレームが時刻ｔ２に第１のネットワークユニット１１１のフレーム遅延部２００へ到着すると、同期マスタ１００から第１のネットワークユニット１１１までの遅延時間はｔ２－ｔ１となる。この遅延時間ｔ２－ｔ１は、ネットワークケーブルの伝送時間や第１のネットワークユニット１１１内での処理時間を同期フレームが合計したものである。遅延時間ｔ２－ｔ１は、固定された値と条件によって変動する値とにより構成され、変動値の影響で変化する。この変動値が遅延時間ｔ２－ｔ１のジッタとなり、第１の同期対象１２１、第２の同期対象１２２、第３の同期対象１２３及び第４の同期対象１２４における同期の精度を低下させる要因となる。 When the synchronization frame from the synchronization master 100 arrives at the frame delay unit 200 of the first network unit 111 at time t2, the delay time from the synchronization master 100 to the first network unit 111 is t2-t1. This delay time t2-t1 is the sum of the transmission time of the network cable and the processing time in the first network unit 111 for the synchronization frame. The delay time t2-t1 is composed of a fixed value and a value that varies depending on conditions, and changes due to the influence of the variation value. This fluctuation value becomes the jitter of the delay time t2-t1, and becomes a factor of reducing the synchronization accuracy in the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124. .
　図４は、実際の動作例の一部を説明する図であり、図３における第１のネットワークユニット１１１の時刻ｔ２近傍における点線の矩形で囲んだ領域を拡大した図である。同期マスタ１００が送信した同期フレームを第１のネットワークユニット１１１が受信するときのジッタ幅を２αとすると、第１のネットワークユニット１１１が同期フレームを受信する時刻は、ｔ２±αである。 FIG. 4 is a diagram for explaining a part of an actual operation example, and is an enlarged view of a region surrounded by a dotted-line rectangle in the vicinity of time t2 of the first network unit 111 in FIG. When the jitter width when the first network unit 111 receives the synchronization frame transmitted by the synchronization master 100 is 2α, the time when the first network unit 111 receives the synchronization frame is t2 ± α.
　ここでは、システム稼働前に測定用のフレームを同期マスタ１００が十分な回数送信して測定を行うことで、同期マスタ１００から第１のネットワークユニット１１１の遅延時間ｔ２－ｔ１及びジッタαが算出される。 Here, the delay time t2-t1 and the jitter α of the first network unit 111 are calculated from the synchronization master 100 by performing measurement by the synchronization master 100 transmitting a measurement frame a sufficient number of times before system operation. The
　算出された遅延時間ｔ２－ｔ１及びジッタαから、ウィンドウ部２０５のウィンドウ幅は時刻ｔ２±αと決定される。また、リピートタイミング制御部２０１の遅延タイミングは時刻ｔ２＋αとする。時刻ｔ２は同期周期の開始時間からの経過時間を表す相対時間である。 From the calculated delay time t2-t1 and jitter α, the window width of the window unit 205 is determined as time t2 ± α. Further, the delay timing of the repeat timing control unit 201 is set to time t2 + α. Time t2 is a relative time representing an elapsed time from the start time of the synchronization period.
　第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４についても同様に、遅延時間及びジッタが算出され、ウィンドウ幅及び遅延タイミングが設定される。さらには、定期的に測定用のフレームを送信すると、温度や経年劣化等の環境の変化によるジッタの変化に対応することも可能である。同期マスタ１００から時刻ｔ１に送信された同期フレームは、時刻ｔ２±αで到着する。このような場合に、従来のネットワークユニットは、到着した時刻に関わらず直ちに送信ポートに転送していたが、このときリピート（中継する送信）にかかる処理時間を便宜的に０とすると、第１のネットワークユニット１１１の送信ポート２０２から送信される同期フレームの時刻はｔ２±αとなり、受信時のジッタがそのまま次のネットワークユニットに引き継がれることになる。 Similarly, for the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114, the delay time and the jitter are calculated, and the window width and the delay timing are set. Furthermore, if a measurement frame is periodically transmitted, it is possible to cope with a change in jitter due to a change in environment such as temperature and aging. The synchronization frame transmitted from the synchronization master 100 at time t1 arrives at time t2 ± α. In such a case, the conventional network unit immediately transfers to the transmission port regardless of the arrival time. If the processing time required for repeat (transmission to be relayed) at this time is 0 for convenience, the first network unit is The time of the synchronization frame transmitted from the transmission port 202 of the network unit 111 is t2 ± α, and the jitter at the time of reception is directly passed on to the next network unit.
　そこで、本実施の形態では、同期フレームが第１のネットワークユニット１１１に時刻ｔ２±αの範囲のどのタイミングで到着したとしても、第１のネットワークユニット１１１は時刻ｔ２＋αまで待ってから次のネットワークユニット（ここでは第２のネットワークユニット１１２）に同期フレームを送信する。このようにすることで、次に同期フレームを受信する第２のネットワークユニット１１２にジッタが引き継がれることを防止することができる。そして、同様に、第２のネットワークユニット１１２、第３のネットワークユニット１１３及び第４のネットワークユニット１１４で同期フレームのリピートタイミングを到着期待時刻の最悪値まで遅らせることで、同期ジッタを削減する。 Therefore, in the present embodiment, the first network unit 111 waits until time t2 + α after the synchronization frame arrives at the first network unit 111 at any timing within the range of time t2 ± α, and then the next network unit. The synchronization frame is transmitted to (here, the second network unit 112). In this way, it is possible to prevent the jitter from being taken over by the second network unit 112 that next receives the synchronization frame. Similarly, the second network unit 112, the third network unit 113, and the fourth network unit 114 delay the synchronization frame repeat timing to the worst value of the expected arrival time, thereby reducing synchronization jitter.
　第２のネットワークユニット１１２は、同期ジッタαを削減した第１のネットワークユニット１１１からの同期フレームを時刻ｔ３±βで受信する。同期フレームが第２のネットワークユニット１１２に時刻ｔ３±βの範囲のどのタイミングで到着したとしても、第２のネットワークユニット１１２は時刻ｔ３＋βまで待ってから次のネットワークユニット（ここでは第３のネットワークユニット１１３）に同期フレームを送信する。このようにすることで、次に同期フレームを受信する第３のネットワークユニット１１３にジッタが引き継がれることを防止することができる。ここで、本発明を適用しない場合には第２のネットワークユニット１１２が第１のネットワークユニット１１１から受信する同期フレームの到着時刻は、時刻ｔ３±α±βとなる。第２のネットワークユニット１１２においても、第１のネットワークユニット１１１と同様に、同期フレームのリピートタイミングを到着期待時刻の最悪値まで遅らせてｔ３＋βとすることで、同期ジッタを削減することができる。 The second network unit 112 receives the synchronization frame from the first network unit 111 with the synchronization jitter α reduced at time t3 ± β. Even if the synchronization frame arrives at the second network unit 112 at any timing within the range of time t3 ± β, the second network unit 112 waits until time t3 + β and then waits for the next network unit (here, the third network unit). 113) is transmitted. In this way, it is possible to prevent jitter from being taken over by the third network unit 113 that receives the next synchronization frame. Here, when the present invention is not applied, the arrival time of the synchronization frame received by the second network unit 112 from the first network unit 111 is time t3 ± α ± β. Similarly to the first network unit 111, the second network unit 112 can reduce the synchronization jitter by delaying the repeat timing of the synchronization frame to the worst value of the expected arrival time to t3 + β.
　第３のネットワークユニット１１３は、同期ジッタα，βを削減した第２のネットワークユニット１１２からの同期フレームを時刻ｔ４±γで受信する。同期フレームが第３のネットワークユニット１１３に時刻ｔ４±γの範囲のどのタイミングで到着したとしても、第３のネットワークユニット１１３は時刻ｔ４＋γまで待ってから次のネットワークユニット（ここでは第４のネットワークユニット１１４）に同期フレームを送信する。このようにすることで、次に同期フレームを受信する第４のネットワークユニット１１４にジッタが引き継がれることを防止することができる。ここで、本発明を適用しない場合には第３のネットワークユニット１１３が第２のネットワークユニット１１２から受信する同期フレームの到着時刻は、ｔ４±α±β±γとなる。第３のネットワークユニット１１３においても、第１のネットワークユニット１１１及び第２のネットワークユニット１１２と同様に、同期フレームのリピートタイミングを到着期待時刻の最悪値まで遅らせてｔ４＋γとすることで、同期ジッタを削減することができる。 The third network unit 113 receives the synchronization frame from the second network unit 112 with the synchronization jitters α and β reduced at time t4 ± γ. Even if the synchronization frame arrives at the third network unit 113 at any timing within the range of time t4 ± γ, the third network unit 113 waits until time t4 + γ and then waits for the next network unit (here, the fourth network unit). 114). By doing so, it is possible to prevent the jitter from being taken over by the fourth network unit 114 that receives the next synchronization frame. Here, when the present invention is not applied, the arrival time of the synchronization frame received by the third network unit 113 from the second network unit 112 is t4 ± α ± β ± γ. Similarly to the first network unit 111 and the second network unit 112, the third network unit 113 delays the repeat timing of the synchronization frame to the worst value of the expected arrival time to t4 + γ, thereby reducing the synchronization jitter. Can be reduced.
　第４のネットワークユニット１１４は、第３のネットワークユニット１１３から同様に時刻ｔ５±δに同期フレームを受信する。ただし、第４のネットワークユニット１１４は、ネットワークの末端であり、リピート（中継する送信）は行わない。 The fourth network unit 114 similarly receives the synchronization frame from the third network unit 113 at time t5 ± δ. However, the fourth network unit 114 is the end of the network and does not perform repeat (transmission to be relayed).
　以上説明したように、本実施の形態によれば、同期ジッタを十分に削減した動作を行うことが可能である。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform an operation with sufficiently reduced synchronization jitter.
　次に、同期対象の制御動作について説明する。第１のネットワークユニット１１１内の同期フレーム受信部２０４は、受信ポート２０３から転送された同期フレームを解析し、同期フレームであることを検知する。到着したフレームが同期フレームであることを検知すると、同期フレーム受信部２０４は、ウィンドウ部２０５に同期フレームの到着を通知する。ウィンドウ部２０５は、同期フレームが期待の到着時刻であれば、遅延カウンタ部２０６にクリアを通知（指示）する。なお、ここでは、ウィンドウ部２０５の同期フレームの到着時刻を時刻ｔ２±αとし、リピートタイミング制御部２０１の期待する同期フレーム到着時刻と一致させているが、必ずしも一致させる必要はない。遅延カウンタ部２０６は、第１のネットワークユニット１１１内部のクロックに同期してカウントアップするフリーランのカウンタであり、時刻ｔ２でウィンドウ部２０５からのクリアの通知（指示）を受けると、カウントをクリアして初期値にする。同期パルス出力部２０７は、遅延カウンタ部２０６の現在値と同期パルス出力値を比較して、一致する場合にはシステムバスインターフェース部２０９を通過させ、同期パルスを第１の同期対象１２１に出力する。第１のネットワークユニット１１１では、同期パルス出力値に時刻ｔ６－ｔ２が設定されている。したがって、時刻ｔ２で遅延カウンタ部２０６のカウントがクリアされて初期値となってから時刻ｔ６－ｔ２経過後に遅延カウンタ部２０６の値と同期パルス出力値が一致するため、同期パルス出力部２０７は、時刻ｔ６に同期パルスを出力する。ただし、周期ごとに同期フレームの到着時間が時刻ｔ２±αの範囲で変動するため、同期パルス出力時刻も時刻ｔ６±αの範囲となる。 Next, the control operation to be synchronized will be described. The synchronization frame reception unit 204 in the first network unit 111 analyzes the synchronization frame transferred from the reception port 203 and detects that it is a synchronization frame. When detecting that the arrived frame is a synchronization frame, the synchronization frame receiving unit 204 notifies the window unit 205 of the arrival of the synchronization frame. If the synchronization frame is the expected arrival time, the window unit 205 notifies (instructs) the delay counter unit 206 to clear. Here, the arrival time of the synchronization frame of the window unit 205 is set to time t2 ± α, which is the same as the synchronization frame arrival time expected by the repeat timing control unit 201. However, it is not always necessary to match. The delay counter unit 206 is a free-running counter that counts up in synchronization with the internal clock of the first network unit 111, and clears the count when receiving a clear notification (instruction) from the window unit 205 at time t2. To the initial value. The synchronization pulse output unit 207 compares the current value of the delay counter unit 206 with the synchronization pulse output value, and if they match, the synchronization pulse output unit 207 passes the system bus interface unit 209 and outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121. . In the first network unit 111, the time t6-t2 is set as the synchronization pulse output value. Therefore, since the count of the delay counter unit 206 is cleared at time t2 to become the initial value and the value of the delay counter unit 206 matches the sync pulse output value after the time t6-t2 has elapsed, the sync pulse output unit 207 A synchronization pulse is output at time t6. However, since the arrival time of the synchronization frame fluctuates in the range of time t2 ± α for each period, the synchronization pulse output time is also in the range of time t6 ± α.
　上記したように、第２のネットワークユニット１１２は、同期ジッタを削減した第１のネットワークユニット１１１からの同期フレームを時刻ｔ３±βで受信する。そして、第１のネットワークユニット１１１と同様の動作で第２の同期対象１２２に対して時刻ｔ６に同期パルスを出力する。ただし、周期ごとに同期フレームの到着時間がｔ３±βの範囲で変動するため、同期パルス出力時刻も時刻ｔ６±βの範囲となる。 As described above, the second network unit 112 receives the synchronization frame from the first network unit 111 with the synchronization jitter reduced at time t3 ± β. Then, a synchronization pulse is output at time t6 to the second synchronization target 122 by the same operation as the first network unit 111. However, since the arrival time of the synchronization frame varies in the range of t3 ± β for each period, the synchronization pulse output time is also in the range of time t6 ± β.
　同様に、上記したように、第３のネットワークユニット１１３が第３の同期対象１２３に対して同期パルスを出力する時刻は、時刻ｔ６±γである。第４のネットワークユニット１１４は、時刻ｔ５±δで同期フレームを受信するが、ネットワークの末端であるため、同期パルスの出力を遅延させる必要がないが、ここでは、時刻ｔ６まで待ってから、同期パルスを出力する。ただし、実際には同期ジッタδのずれが生じるため、同期パルスの出力時刻は時刻ｔ６±δである。 Similarly, as described above, the time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization target 123 is time t6 ± γ. Although the fourth network unit 114 receives the synchronization frame at time t5 ± δ, it is not necessary to delay the output of the synchronization pulse because it is at the end of the network, but here, after waiting until time t6, the synchronization is performed. Output a pulse. However, since the synchronization jitter δ actually shifts, the output time of the synchronization pulse is time t6 ± δ.
　本発明により、第１のネットワークユニット１１１が第１の同期対象１２１に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±αであり、第２のネットワークユニット１１２が第２の同期対象１２２に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±βであり、第３のネットワークユニット１１３が第３の同期対象１２３に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±γであり、第４のネットワークユニット１１４が第４の同期対象１２４に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±δである。したがって、第１の同期対象１２１、第２の同期対象１２２、第３の同期対象１２３及び第４の同期対象１２４を同期させるときの同期ジッタの最悪値（最大値）は、α，β，γ，δのうちの最悪値（最大値）になる。 According to the present invention, the time when the first network unit 111 outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121 is time t6 ± α, and the second network unit 112 outputs the synchronization pulse to the second synchronization target 122. The time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization target 123 is the time t6 ± γ, and the fourth network unit 114 is the fourth synchronization target. The time when the synchronization pulse is output to 124 is time t6 ± δ. Therefore, the worst values (maximum values) of the synchronization jitter when synchronizing the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124 are α, β, γ. , Δ is the worst value (maximum value).
　図５は、本発明を適用しない場合の動作を示す図であり、比較例である。第１のネットワークユニット１１１が第１の同期対象１２１に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±αであり、第２のネットワークユニット１１２が第２の同期対象１２２に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±α±βであり、第３のネットワークユニット１１３が第３の同期対象１２３に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±α±β±γであり、第４のネットワークユニット１１４が第４の同期対象１２４に同期パルスを出力する時刻は時刻ｔ６±α±β±γ±δである。これは、各ネットワークユニットが前段のネットワークユニットのジッタを引き継いでしまうからである。したがって、本発明を適用しない場合には、第１の同期対象１２１、第２の同期対象１２２、第３の同期対象１２３及び第４の同期対象１２４を同期させるときの同期ジッタの最悪値（絶対値が最大の値）は、±（α＋β＋γ＋δ）になる。以上説明したように、本発明により、同期ジッタを大幅に改善することができる。 FIG. 5 is a diagram showing an operation when the present invention is not applied, and is a comparative example. The time when the first network unit 111 outputs the synchronization pulse to the first synchronization target 121 is time t6 ± α, and the time when the second network unit 112 outputs the synchronization pulse to the second synchronization target 122 is time The time when the third network unit 113 outputs the synchronization pulse to the third synchronization object 123 is time t6 ± α ± β ± γ, and the fourth network unit 114 is the fourth t4 ± α ± β. The time for outputting the synchronization pulse to the synchronization object 124 is time t6 ± α ± β ± γ ± δ. This is because each network unit takes over the jitter of the preceding network unit. Therefore, when the present invention is not applied, the worst value (absolute absolute value) of synchronization jitter when synchronizing the first synchronization target 121, the second synchronization target 122, the third synchronization target 123, and the fourth synchronization target 124. The maximum value is ± (α + β + γ + δ). As described above, according to the present invention, the synchronization jitter can be greatly improved.
　なお、本発明によって削減可能なジッタは同期フレームに限定されず、例えば、同期マスタ１００が同期フレームの遅延時間を測定する測定用のフレームに対しても適用することができ、ウィンドウ部２０５に設定すべきウィンドウ幅を従来より狭くすることができ、高い精度で同期をとることができる。 Note that the jitter that can be reduced by the present invention is not limited to the synchronization frame, and can be applied to a measurement frame in which the synchronization master 100 measures the delay time of the synchronization frame. The window width to be reduced can be made narrower than before, and synchronization can be achieved with high accuracy.
　以上説明した本実施の形態のネットワークシステムは、接続された複数のネットワークユニットと、該複数のネットワークユニットのそれぞれに接続された１つまたは複数の同期対象と、前記複数のネットワークユニットのいずれか１つに接続された同期マスタと、を備えるネットワークシステムであって、前記同期マスタは、設定された時間毎に前記ネットワークユニットに同期パルスを出力して遅延時間を測定し、前記ネットワークユニットは、前記同期マスタまたは他のネットワークユニットからのフレームを含むネットワークパケットを受信し、前記フレームを解析して該フレームが同期フレームであれば該同期フレームをバッファリングしてリピートタイミングを遅らせて次のネットワークユニットに転送し、前記同期対象は、前記ネットワークユニットから受信した同期パルスのタイミングで処理プログラムを実行することを特徴とする。このような構成により、出力するタイミングを一定とし、入力されたフレームのジッタを出力フレームで削減することができる。 The network system of the present embodiment described above includes a plurality of connected network units, one or more synchronization targets connected to each of the plurality of network units, and any one of the plurality of network units. A synchronization master connected to the network unit, wherein the synchronization master outputs a synchronization pulse to the network unit at a set time to measure a delay time, and the network unit A network packet including a frame from a synchronization master or another network unit is received, the frame is analyzed, and if the frame is a synchronization frame, the synchronization frame is buffered and the repeat timing is delayed to the next network unit. And the synchronization target is And executes a processing program at a timing synchronized to a received pulse from the serial network unit. With such a configuration, the output timing can be made constant, and the jitter of the input frame can be reduced by the output frame.
　また、上記構成において、前記リピートタイミングは、当該ネットワークユニットにおけるジッタの最大値だけ遅らせて、前記同期パルスは、前記複数のネットワークユニットのジッタの最大値を採用して出力されることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the repeat timing is delayed by a maximum value of jitter in the network unit, and the synchronization pulse is output by using the maximum value of jitter of the plurality of network units.
　また、上記構成において、前記ネットワークユニットは前記リピートタイミングを決定する同期タイミング制御部を備え、前記バッファリング中に予め遅延測定用のフレームが前記同期マスタから送信されることにより、前記同期タイミング制御部で同期フレームを遅延させて決定した前記リピートタイミングが、前記同期フレームの遅延時間及び同期ジッタを測定した結果によって算出されることが好ましい。 In the above configuration, the network unit includes a synchronization timing control unit that determines the repeat timing, and the synchronization timing control unit is configured such that a delay measurement frame is transmitted from the synchronization master in advance during the buffering. It is preferable that the repeat timing determined by delaying the synchronization frame is calculated from a result of measuring a delay time and synchronization jitter of the synchronization frame.
　また、上記構成において、前記ネットワークユニットが、他のネットワークユニットからの前記同期フレームを解析し、遅延カウンタ制御部に通知する同期フレーム受信部と、内部のクロックに同期してカウントアップを行う遅延カウンタ部と、前記同期フレームの到着によって遅延カウンタ部にてカウントアップしている遅延カウント値をクリアする遅延カウンタ制御部と、前記遅延カウンタ部が取りうる範囲で同期パルス出力値を設定する同期パルス出力部と、を備え、前記遅延カウンタ部の前記遅延カウント値と前記同期パルス出力部の同期パルス出力値とを比較して、前記同期パルス出力値が前記遅延カウント値と一致した場合に同期パルスを出力することが好ましい。 In the above configuration, the network unit analyzes the synchronization frame from another network unit and notifies the delay counter control unit of the synchronization frame reception unit, and a delay counter that counts up in synchronization with an internal clock. A delay counter control unit that clears a delay count value that has been counted up by the delay counter unit upon arrival of the synchronization frame, and a synchronization pulse output that sets a synchronization pulse output value within a range that the delay counter unit can take And comparing the delay count value of the delay counter unit with the sync pulse output value of the sync pulse output unit, and when the sync pulse output value matches the delay count value, It is preferable to output.
　なお、上記構成のネットワークシステムでは、ネットワークユニットと同期マスタはシステムバスを通じて接続されているが、同期マスタにネットワークユニットを含める構成としてもよい。また、同様に、ネットワークユニットと同期対象も、同期対象にネットワークユニットを含む構成としてもよい。 In the network system having the above configuration, the network unit and the synchronization master are connected through the system bus. However, the synchronization master may include the network unit. Similarly, the network unit and the synchronization target may include the network unit as the synchronization target.
　以上のように、本発明にかかるネットワークシステムは、複数のネットワークユニットを備えるネットワークシステムに有用であり、特に、複数の軸を使用した高精度なモーション動作が必要とされるモーションコントロールシステムに適している。 As described above, the network system according to the present invention is useful for a network system including a plurality of network units, and is particularly suitable for a motion control system that requires a highly accurate motion operation using a plurality of axes. Yes.
　１００　同期マスタ、１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ　ネットワーク、１１１　第１のネットワークユニット、１１２　第２のネットワークユニット、１１３　第３のネットワークユニット、１１４　第４のネットワークユニット、１２１　第１の同期対象、１２２　第２の同期対象、１２３　第３の同期対象、１２４　第４の同期対象、１３１～１３４　システムバス、１５０　インターバルタイマ、１５１　通信遅延測定部、１５２　通信インターフェース部、２００　フレーム遅延部、２０１　リピートタイミング制御部、２０２　送信ポート、２０３　受信ポート、２０４　同期フレーム受信部、２０５　ウィンドウ部、２０６　遅延カウンタ部、２０７　同期パルス出力部、２０９　システムバスインターフェース部。 100 synchronization master, 110, 110a, 110b, 110c network, 111 first network unit, 112 second network unit, 113 third network unit, 114 fourth network unit, 121 first synchronization target, 122 first 2 synchronization targets, 123 third synchronization target, 124 fourth synchronization target, 131-134 system bus, 150 interval timer, 151 communication delay measurement unit, 152 communication interface unit, 200 frame delay unit, 201 repeat timing control unit 202 transmission port, 203 reception port, 204 synchronization frame reception unit, 205 window unit, 206 delay counter unit, 207 synchronization pulse output unit, and 209 system bus interface unit.

Claims (4)

  1. 　接続された複数のネットワークユニットと、該複数のネットワークユニットのそれぞれに接続された１つまたは複数の同期対象と、前記複数のネットワークユニットのいずれか１つに接続された同期マスタと、を備えるネットワークシステムであって、
    　前記同期マスタは、設定された時間毎に前記ネットワークユニットに同期パルスを出力して遅延時間を測定し、
    　前記ネットワークユニットは、前記同期マスタまたは他のネットワークユニットからのフレームを含むネットワークパケットを受信し、前記フレームを解析して該フレームが同期フレームであれば該同期フレームをバッファリングしてリピートタイミングを遅らせて次のネットワークユニットに転送し、
    　前記同期対象は、前記ネットワークユニットから受信した同期パルスのタイミングで処理プログラムを実行することを特徴とするネットワークシステム。     A network comprising a plurality of connected network units, one or a plurality of synchronization targets connected to each of the plurality of network units, and a synchronization master connected to any one of the plurality of network units A system,
    The synchronization master outputs a synchronization pulse to the network unit at a set time to measure a delay time,
    The network unit receives a network packet including a frame from the synchronization master or another network unit, analyzes the frame, and if the frame is a synchronization frame, buffers the synchronization frame to delay a repeat timing. To the next network unit,
    The network system is characterized in that the synchronization target executes a processing program at the timing of a synchronization pulse received from the network unit.
  2. 　前記リピートタイミングは、当該ネットワークユニットにおけるジッタの最大値だけ遅らせて、
    　前記同期パルスは、前記複数のネットワークユニットのジッタの最大値を採用して出力されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。     The repeat timing is delayed by the maximum value of jitter in the network unit,
    The network system according to claim 1, wherein the synchronization pulse is output by adopting a maximum jitter value of the plurality of network units.
  3. 　前記ネットワークユニットは前記リピートタイミングを決定する同期タイミング制御部を備え、
    　前記バッファリング中に、予め遅延測定用のフレームが前記同期マスタから送信されることにより前記同期タイミング制御部で同期フレームを遅延させて決定した前記リピートタイミングが、前記同期フレームの遅延時間及び同期ジッタを測定した結果によって算出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワークシステム。     The network unit includes a synchronization timing control unit that determines the repeat timing,
    During the buffering, the repeat timing determined by delaying the synchronization frame by the synchronization timing controller by transmitting a delay measurement frame from the synchronization master in advance is the delay time and synchronization jitter of the synchronization frame. The network system according to claim 1, wherein the network system is calculated based on a result of measurement.
  4. 　前記ネットワークユニットが、
    　他のネットワークユニットからの前記同期フレームを解析し、遅延カウンタ制御部に通知する同期フレーム受信部と、
    　内部のクロックに同期してカウントアップを行う遅延カウンタ部と、
    　前記同期フレームの到着によって遅延カウンタ部にてカウントアップしている遅延カウント値をクリアする遅延カウンタ制御部と、
    　前記遅延カウンタ部が取りうる範囲で同期パルス出力値を設定する同期パルス出力部と、を備え、
    　前記遅延カウンタ部の前記遅延カウント値と前記同期パルス出力部の同期パルス出力値とを比較して、前記同期パルス出力値が前記遅延カウント値と一致した場合に同期パルスを出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のネットワークシステム。     The network unit is
    A synchronization frame receiving unit that analyzes the synchronization frame from another network unit and notifies the delay counter control unit;
    A delay counter that counts up in synchronization with the internal clock;
    A delay counter control unit for clearing a delay count value counted up by a delay counter unit upon arrival of the synchronization frame;
    A synchronization pulse output unit that sets a synchronization pulse output value in a range that can be taken by the delay counter unit,
    The delay count value of the delay counter unit is compared with the synchronization pulse output value of the synchronization pulse output unit, and a synchronization pulse is output when the synchronization pulse output value matches the delay count value. The network system according to any one of claims 1 to 3.
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