WO2019069845A1 - 通信システム、通信装置および通信方法 - Google Patents

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WO2019069845A1
WO2019069845A1 PCT/JP2018/036667 JP2018036667W WO2019069845A1 WO 2019069845 A1 WO2019069845 A1 WO 2019069845A1 JP 2018036667 W JP2018036667 W JP 2018036667W WO 2019069845 A1 WO2019069845 A1 WO 2019069845A1
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communication
rule
transfer
data
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PCT/JP2018/036667
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光宏 米田
成憲 澤田
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オムロン株式会社
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication system in which a plurality of communication devices are connected to a network, the communication device and the communication method thereof.
  • ICT information and communication technology
  • Patent Document 1 discloses a setting support system for easily performing a setting operation of a device in an FA (Factory Automation) network system.
  • the setting support system includes an FA network system in which a plurality of devices and PLCs (Programmable Logic Controllers) that control the respective devices are connected via a network, and each device connected to the FA network system.
  • a support device for supporting setting Each device stores profile information indicating the specification of prescribed information that defines its own operation, and the support device acquires profile information from each device and associates the device in the network configuration information with the profile information. create.
  • the mechanism for associating devices with profile information in the network configuration information of Patent Document 1 is premised on that the devices connected to the FA network system do not change during operation. Therefore, for example, when equipment connected to the FA network system changes due to setup change in a production line, for example, in the setting support system of Patent Document 1, for example, the user transfers data such as network configuration information that the support device has It is necessary to carry out an operation to change the rules into contents adapted to the post-change configuration.
  • a communication system is a communication system in which a plurality of communication devices are connected to a network, and at least one communication device of the plurality of communication devices transmits a plurality of data via the network.
  • a transfer rule for storing transfer rules, a transfer means for transferring data incoming via a network according to one of a plurality of transfer rules, and a notification from 1 when a notification is received from the outside
  • a rule switching unit that switches the packet to another transfer rule.
  • the communication apparatus stores a plurality of transfer rules in advance, and the rule switching unit switches the current one transfer rule to another transfer rule when receiving a notification from the outside. This allows flexible change of data transfer rules in the communication network without time and cost.
  • the plurality of communication devices are time synchronized with each other, and the notification includes information on the time to switch one transfer rule to another transfer rule.
  • the time to switch the transfer rule can be matched by time synchronization with each other.
  • the notification includes information indicating the transfer rule of the switching destination. According to this disclosure, in each communication device, the transfer rules of the switching destination can be made to match.
  • the notification when there is a change in the network configuration indicating the connection mode of the plurality of communication devices on the network, the notification is transmitted to the network.
  • transfer rules can be switched in each communication device.
  • another communication device of the plurality of communication devices broadcasts a notification over the network when it detects a change in network configuration.
  • a notification when a change in network configuration is detected, a notification can be broadcast and reliably transmitted to all communication devices.
  • the forwarding rules include routing rules for establishing a transmission path in the network for forwarding incoming data to other communication devices.
  • the setting of the data transmission path can be changed according to the change in the network configuration.
  • the communication device further comprises a plurality of ports for sending incoming data to the network, the plurality of ports respectively corresponding to a plurality of transmission paths, and the routing rule is for incoming data. It includes rules for identifying one of a plurality of ports from a source and a destination.
  • the communication apparatus can change the data transmission path according to the change in the network configuration. This change can be easily implemented by identifying one of the plurality of ports from the source and destination of the incoming data.
  • the transfer rule includes a band rule for setting a communication band for transmitting data in the communication band of the network.
  • the communication apparatus can change the data transmission band according to the change in the network configuration.
  • the network includes a network that transmits data for controlling a manufacturing apparatus or a production facility
  • the band rule includes a rule for securing a communication band of data to be controlled in a communication band that the network has.
  • the communication band of data for controlling the manufacturing apparatus or the production facility can be secured, and the controllability of the control of the manufacturing apparatus or the production facility is not lost.
  • a communication device is a communication device connected to a communication system in a network, and is a rule storage unit that stores a plurality of transfer rules for transferring data to another communication device via the network. And transfer means for transferring data coming in via the network according to one of a plurality of transfer rules, and a rule for switching one transfer rule to another transfer rule when a notification is received from the outside The switching means is provided.
  • the communication apparatus stores a plurality of transfer rules in advance, and the rule switching unit switches the current one transfer rule to another transfer rule when receiving a notification from the outside. This allows flexible change of data transfer rules in the communication network without time and cost.
  • a communication method is a communication method in a communication system in which a plurality of communication devices are connected to a network, and at least one communication device of the plurality of communication devices enters via the network. Transferring incoming data according to one of a plurality of transfer rules for transferring data via the network, and when receiving a notification from the outside, transferring one transfer rule to another transfer rule And switching.
  • the communication apparatus stores a plurality of transfer rules in advance, and the rule switching unit switches the current one transfer rule to another transfer rule when receiving a notification from the outside. This allows flexible change of data transfer rules in the communication network without time and cost.
  • data transfer rules in a communication network can be changed for each communication device without time and cost.
  • FIG. 300 shows typically an example of the network configuration for demonstrating the transfer rule of FIG.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a communication system 1 according to the present embodiment.
  • the communication system 1 is a communication system in which a plurality of communication devices (control device 100 and devices 200A to 200D) are connected to the network 2, and at least one communication device of the plurality of communication devices is Rule storage means for storing a plurality of transfer rules A and B (FIG. 2) for transferring data through the network 2 and data coming in through the network 2 among the plurality of transfer rules A and B And transfer means for transferring according to the transfer rule of 1 and rule switching means for switching the transfer rule of 1 to another transfer rule when a notification is received from the outside.
  • a plurality of communication devices control device 100 and devices 200A to 200D
  • Rule storage means for storing a plurality of transfer rules A and B (FIG. 2) for transferring data through the network 2 and data coming in through the network 2 among the plurality of transfer rules A and B
  • transfer means for transferring according to the transfer rule of 1 and rule switching means for switching the transfer rule of 1 to another transfer rule when a notification is received from the outside.
  • the communication apparatus stores transfer rules corresponding to each of a plurality of assumed network configurations in data storage means (corresponding to storage) in advance.
  • the communication apparatus can easily switch to the transfer rule corresponding to the changed network configuration by switching to any of the stored transfer rules when notified from the outside.
  • the above notification may include a notification that there has been a change in network configuration.
  • This notification may be sent by a predetermined device that may be connected to the network 2.
  • the network 2 is suitable in the following points when applied to a production line of a production apparatus or production facility. That is, when the network configuration, such as the number and types of communication devices connected to the network, changes in response to such a change in the setup of the production line, a notification of the change is made to transfer rules of the communication devices. It is possible to switch to the transfer rule suitable for the network configuration after the setup change.
  • the device 200X of the robot of FIG. 2 may be mounted with a partial network configuration including an additional device 200R at the end of the arm of the robot.
  • the device 200X detects the attachment, it transmits the above notification.
  • the control device 100 and all the devices 200A to 200D can receive the notification and change the transfer rule (transfer rule “A” in FIG. 2 ⁇ transfer rule “B”). Transmission of this notification may employ broadcasting by broadcast, for example.
  • the above notification may be transmitted by the control apparatus 100 to each device, in addition to the case where the devices 200A to 200D transmit. That is, when the control device 100 has time information of setup change, a notification is transmitted from the control device 100 to the devices 200A to 200D according to the time information.
  • each of control device 100 and devices 200A to 200D has timers 101 and 201A to 201D for clocking in time synchronization. That is, when each device receives the notification, the time for switching the transfer rule can be timed by the timer synchronized with time and made to coincide.
  • control device 100 As a more specific application example of the present invention, a more detailed configuration and processing of the control device 100 according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a communication system 1 according to the present embodiment.
  • the control device 100 and a plurality of devices 200A to 200D are connected to the network 2.
  • the devices 200A to 200D are sequentially connected, for example, in a daisy chain.
  • the connection form of the device 200 of the network 2 and the control apparatus 100 is a ring type, but is not limited to the ring type.
  • other connection forms including a bus type or a star type may be used.
  • the control device 100 functions as a master that manages data transmission in the network 2, and the devices 200A to 200D function as slaves that transmit data in accordance with an instruction from the master.
  • both the control device 100 and the device 200 can be regarded as "a communication device having a data transfer function".
  • each of control device 100 and devices 200A to 200D is data transmitted on network 2 from a communication device connected adjacently (hereinafter, data of one transfer unit) Is also referred to as “frame”), it has a function of transferring the incoming frame to another communication device connected adjacently as needed.
  • the apparatus processes the frame in the own apparatus without transferring the received frame to another communication apparatus.
  • the control device 100 corresponds to an industrial controller that controls control targets such as various facilities and devices provided in a manufacturing device or a production line (hereinafter, also referred to as “field”).
  • the control device 100 is a type of computer that executes control operations, and may typically be embodied as a PLC (programmable controller).
  • Control targets such as sensors and actuators may be directly connected to the control device 100 or may be connected via the network 2. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, these control targets are the device 200 and the network. 2 can be connected to the control device 100.
  • Each of the devices 200 includes an input device that acquires a field signal, and an output device or actuator that performs some action on the field according to an instruction from the control device 100.
  • the network 2 provides input and device control as main functions.
  • the network 2 corresponds to a narrowly-defined "field network".
  • field network is also referred to as “field bus”, but in the following description, network 2 may include both “field network” and “field bus” for the sake of simplicity of the description. It is a concept.
  • a control operation executed in control device 100 is a process (input process) for collecting data collected or generated in device 200 (hereinafter also referred to as “input data”), data such as an instruction for device 200 (hereinafter referred to as “output data”) (operation processing), processing (output processing) for transmitting the generated output data to the target device 200, and the like.
  • the support device 500 may be connected to the control device 100.
  • the support device 500 is a device that supports preparation required for the control device 100 to manage the network 2 and preparation required to control a control target.
  • the support device 500 provides, for example, a setting environment for setting parameters (configurations) of the device 200 connected to the control device 100 in relation to the management of the network 2.
  • the support device 500 may include a PC (personal computer) or the like on which a setting tool for providing a setting environment or the like is installed.
  • the support device 500 is provided separately from the control device 100, but the support device 500 may be provided integrally in the control device 100. That is, the functions of the support device 500 can be incorporated in the control device 100.
  • An optional device 200 can be connected to the network 2.
  • the device 200 includes an actuator that provides some physical action on the field, an input / output device that exchanges information with the field, and the like.
  • control system data data used to control a manufacturing apparatus or a production facility
  • other data different from control system data may be transmitted.
  • Other data includes, for example, data referred to as “information system data” or “control information system data”. Although these do not require high-speed real-time characteristics such as control system data, they are data that require a certain degree of on-time characteristics.
  • the control system data includes, for example, a servo command value, an encoder value, and a sensor ON / OFF value.
  • the control system data is periodically transmitted from the control device 100 because it is used to control a manufacturing apparatus or a production facility. In the communication system 1, it is necessary to reliably guarantee this communication cycle.
  • a bus or network that guarantees the arrival time of data and performs periodic communication.
  • known protocols such as EtherCAT (registered trademark) which is an example of a network for machine control, EtherNet / IP (registered trademark) which is an industrial open network in which a control protocol is implemented on a general purpose Ethernet (registered trademark), etc. You may employ the network which concerns.
  • the communication system 1 shown in FIG. 1 is required to guarantee the time when the data (control system data) sent from the transmission source arrives at the transmission destination (destination). For this purpose, the communication system 1 performs data transmission such that the communication band of control system data is secured in the communication band of the network 2 while maintaining a predetermined system cycle (a system cycle Ts described later).
  • a system cycle Ts described later a system cycle Ts described later.
  • a communication system in which a plurality of communication devices (the control device 100 and the device 200) synchronized with each other in time are network-connected is employed in order to realize the scheduling function while guaranteeing the arrival time to such a destination. That is, each of these communication devices has a time synchronized timer (or a counter that is incremented or decremented in synchronization), and according to the time synchronized timer or counter, the communication device Determine the timing of transmission or reception.
  • the control device 100 has a timer 101, and the devices 200A to 200D respectively have timers 201A to 201D.
  • the timer 101 of the control device 100 functions as a grand master, and the timers of the devices 200A to 200D synchronize timing with the grand master as a reference. By such synchronization between timers, transmission timings of data and the like can be made to coincide with each other in the communication system 1.
  • Time synchronization between communication devices in the communication system 1 can be realized, for example, by adopting a high accuracy time synchronization protocol such as IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588, IEEE 802.1AS, IEEE 802.1AS-Rev.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • FIG. 2 is a diagram for explaining changes in the network configuration according to the present embodiment.
  • the network configuration is not fixed but can change dynamically.
  • FIG. 2 a part of the network 2 is extracted and schematically shown for the purpose of explanation.
  • control device 100 and device 200A and device 200X are connected to network 2.
  • the device 200X is attached to, for example, a tip of an arm of a robot corresponding to the device 200A.
  • the unit including the device 200R to be attached (connected) to the tip of the robot arm is switched by the process setup change. Therefore, although the network 2 of FIG. 2A has the network configuration of pattern A, the network 2 of FIG. 2B can change to the network configuration of pattern B when the mounted unit is switched.
  • each device 200 stores a plurality of transfer rules 70 for transferring data via the network 2 in advance.
  • the transfer rule 70 is created for each type of network configuration that may change in the network 2, and is stored in the control device 100 and each device 200.
  • the plurality of transfer rules 70 include a transfer rule A corresponding to the network configuration of pattern A and a transfer rule B corresponding to the network configuration of pattern B.
  • the device 200X receives an output signal from the switch SW provided at the tip of the arm of the robot via the port. From the change in pattern of the signal received through the port, the device 200X detects that the unit has been mounted, ie, changed from the network configuration of FIG. 2 (A) to the network configuration of FIG. 2 (B). When a change is detected, the device 200X switches the transfer rule 70 from transfer rule A to transfer rule B. Also, the notification N is transferred to the other device 200 and the control device 100 via the network 2. The other device 200 and the control device 100 switch the transfer rule 70 from the transfer rule A to the transfer rule B in accordance with the received notification N. Even when the network configuration changes from pattern B to pattern A, the device 200X performs the same processing as when changing to pattern B. Although two types of transfer rules A and B are used in FIG. 2 as the types of transfer rules 70, three or more types may be used.
  • the communication apparatus 100 and all the devices 200 can autonomously perform detection of a change in the network configuration and switching to a transfer rule corresponding to the changed network configuration.
  • the notification N is transmitted by the device 200 that has detected a change in network configuration, but the transmission source of the notification N is not limited to the device 200.
  • the control device 100 can also transmit the notification N to each device 200. Specifically, when the control device 100 acquires a predetermined time when the network configuration changes, when the control device 100 measures a predetermined time by the timer synchronized with the above time, The notification N is transmitted, for example, by broadcast. As described above, even when the control device 100 transmits the notification N, when the network configuration changes, all the devices 200 of the network 2 and the control device 100 transmit the transfer rule 70 after the change. It is possible to switch to the transfer rule corresponding to.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the hardware configuration of the communication system 1 according to the present embodiment.
  • the controller 100 may typically be configured based on a PLC.
  • control device 100 includes processor 102, memory 104, storage 106, and network controller 110 as main components.
  • the control device 100 also includes an I / F (Interface) 103 that communicates with the support device 500.
  • I / F Interface
  • the storage 106 in addition to the system program 107 for controlling each part of the control device 100, a user application program 108 designed according to a control target or the like is stored.
  • the processor 102 reads out the system program 107 and the user application program 108 stored in the storage 106 to the memory 104 and executes them to implement various processes including processes to be described later.
  • the memory 104 is formed of a volatile storage device such as a dynamic random access memory (DRAM) or a static random access memory (SRAM).
  • DRAM dynamic random access memory
  • SRAM static random access memory
  • the network controller 110 provides an interface for the control device 100 to exchange data with each device 200 via the network 2.
  • the network controller 110 includes, as main components, a reception circuit (Rx) 111, a reception buffer 112, a transmission / reception controller 113, a transmission buffer 114, a transmission circuit (Tx) 115, and a timer 101.
  • the receiving circuit 111 receives a frame transmitted on the network controller 110 in a constant cycle, and writes data stored in the received frame to the receiving buffer 112.
  • the transmission / reception controller 113 sequentially reads the received frame written in the reception buffer 112.
  • the transmission / reception controller 113 extracts only data necessary for processing in the control device 100 from the read frame, and outputs the data to the processor 102.
  • the transmission / reception controller 113 sequentially writes data or frames to be transmitted to the device 200 to the transmission buffer 114 in accordance with an instruction from the processor 102.
  • the transmission circuit 115 sequentially transmits the data stored in the transmission buffer 114 to the network 2 in synchronization with the cycle in which the frame is transmitted on the network controller 110.
  • the timer 101 can also be a grand master that generates a pulse serving as a reference of timing for instructing transmission of a communication frame from the transmission / reception controller 113.
  • the device 200 implements various functions necessary to realize control of various facilities and devices by the communication system 1.
  • each of the devices 200 is responsible for collecting field information from the equipment or apparatus to be controlled, and outputting a command signal to the equipment or apparatus to be controlled.
  • Each of the devices 200 includes, as main components, a processor 202, a memory 204, a storage 206, and communication circuitry 210.
  • the communication circuit 210 processes frames transmitted through the network 2. That is, when the communication circuit 210 receives any frame via the network 2, the communication circuit 210 writes data to the received frame and / or reads data from the frame, and then to the next device 200 located on the network 2. Forward the frame.
  • the communication circuit 210 includes a reception circuit (Rx) 211, a transmission / reception controller 212, a transmission circuit (Tx) 213, and a timer 201.
  • the receiving circuit 211 and the transmitting circuit 213 are parts physically connected to the network 2, receive a frame transmitted on the network 2 according to an instruction from the transmission / reception controller 212, process the received frame, and process the received frame. Frame to the network 2.
  • the transmission / reception controller 212 writes data to and / or reads data from the frame transmitted on the network 2.
  • the timer 201 generates a clock serving as a reference such as the timing of command output by the transmission / reception controller 212 or the timing of execution of processing by the device 200.
  • the timer 201 generates a clock based on the clock from the timer 101 of the control device 100.
  • the communication system 1 can synchronize the plurality of communication devices including the control device 100 and each device 200 with each other in time.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a configuration of a frame according to the present embodiment.
  • FIG. 4A shows a configuration example of a frame 800 for transmitting various data including control system data
  • FIG. 4B shows a configuration example of a frame 801 for transmitting the notification N described above.
  • frames 800 and 801 include, for example, a preamble part, a header part, and a data part.
  • an error detection FCS Fram Check Sequence
  • the preamble portion stores a preamble 81 indicating a synchronization signal indicating the start of a frame.
  • the header portion stores a transmission source 82 of a frame which is TALKER in the network 2 and a transmission destination 83 which is a LISTENER of the frame. Various addresses can be applied to the transmission source 82 and the transmission destination 83.
  • the data portion stores data 84 to be transmitted via the network 2.
  • various data 84 including control system data may be stored in the data section.
  • the transmission source 82 of the frame 800 in which control system data is stored as the data 84 indicates the control device 100
  • the transmission destination 83 indicates an arbitrary device 200.
  • a notification N including information indicating the transfer rule switching time 85 and information indicating the transfer rule 86 of the switching destination is stored in the data section.
  • the transmission destination 83 of the frame 801 indicates 'all', for example, a broadcast of the communication apparatus (the control apparatus 100 and all the devices 200).
  • the switching time 85 can indicate a concept including the time of switching (for example, hour, minute, second, the value of the counter) or the length of time until switching.
  • the length of time until switching may include, for example, the length of time from when a change in network configuration is detected to when switching transfer rules.
  • the switching time 85 indicates the X seconds or both of the time at which the change in the network configuration is detected and X seconds. Can be shown.
  • the switching time 85 is not limited to the time or time described above, and may be, for example, a value of a counter corresponding to a timer.
  • the configuration of the frame in FIG. 4 is an example and is not limited.
  • the format of data transmitted through the network 2 is a frame, but is not limited to a frame.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the network configuration tool according to the present embodiment.
  • the transfer rule 70 corresponding to each network configuration pattern and an environment for creating a change detection rule for detecting a change in network configuration are provided by the network configuration tool shown in FIG.
  • the support device 500 or the control device 100 executes the program for the network configuration tool to provide the rule creation environment.
  • the user can create the transfer rule 70 and the change detection rule via the rule creation environment by operating the support device 500.
  • the user application program 108 of the control apparatus 100 has a program for a network configuration tool, and the CPU 102 executes the program for the network configuration tool.
  • CPU 102 receives information specifying a plurality of network configuration patterns which may be assumed in network 2 from the user via support device 500 (step S3).
  • the user operates the support device 500 to specify a plurality of network configuration patterns.
  • the network configuration pattern of pattern A and pattern B shown in FIG. 2 is specified will be described.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of communication requirements according to the present embodiment.
  • communication requirements 50A and 50B are shown corresponding to network configuration patterns A and B, respectively.
  • the information of the communication requirement 50A is specifically shown as a representative.
  • communication requirement 50A corresponds to each flow 57 indicated by a set of transmission source 54 and transmission destination 55 included in corresponding network configuration pattern A, stream ID 51 for identifying the flow, and the flow And the communication period 53, the allowable delay time 56, and the like.
  • the delay time corresponds to transmission jitter or transmission latency. Since the communication requirement 50A and the communication requirement 50B each include the same type of information, the details of the communication requirement 50B are omitted here.
  • the CPU 102 calculates transfer rules corresponding to each network configuration pattern in accordance with the communication requirements accepted in step S5 (step S7).
  • the transfer rules include transmission timing, routing of passing switches, priority of transmission of frames, and the like.
  • the transfer rule corresponding to each calculated network configuration pattern is displayed via the support device 500.
  • the CPU 102 determines whether or not to adopt the calculated transfer rule in accordance with the user's instruction from the support device 500 (step S8). If the CPU 102 determines that the calculated transfer rule is adopted (YES in step S8), the process proceeds to step S9, but if it is determined that the calculated transfer rule is not adopted (NO in step S8), the process returns to step S1. Processing is performed as described above.
  • step S9 the CPU 102 creates a change detection rule of each network configuration in accordance with the user operation content received from the support device 500 (step S9).
  • the CPU 102 distributes the transfer rule of each network configuration pattern to each device 200, and stores the transfer rule in its own nonvolatile storage area, for example, the storage 106 (step S11).
  • Each device 200 receives the transfer rule from the control device 100, and stores the received transfer rule in a non-volatile storage area, for example, the storage 206.
  • the CPU 102 transmits the change detection rule to the predetermined device 200 (step S13).
  • the predetermined device 200 is, for example, a communication device to which a unit including the device 200R as described in FIG. 2 is detachably attached.
  • each communication device of the network 2 can acquire the transfer rule corresponding to each network configuration pattern. Also, the predetermined device 200 can acquire the change detection rule.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of the change detection rule 60 according to the present embodiment.
  • the change detection rule 60 is distributed to a predetermined device 200.
  • the predetermined device 200 is a device 200 that can be a branch point in a network configuration in which a unit having a new device is attached.
  • the predetermined device 200 is the device 200X.
  • the unit in the communication apparatus (the control apparatus 100 or the device 200), the unit can be detachably attached to the port for transferring data.
  • the potential (level 'High' or 'Low') of the port changes. Therefore, the communication device can detect whether or not the unit is attached from the change in the potential of the port.
  • change detection rule 60 includes a plurality of patterns 62 and information of transfer rules 63 associated with each pattern 62.
  • the pattern 62 includes the change pattern of the potential of the port when the unit is attached to each port provided in the predetermined communication device.
  • the transfer rule 63 indicates the transfer rule to be applied to the changed network configuration when the unit is mounted.
  • the change pattern of the potential differs depending on the type of unit to be mounted. Therefore, when there is a change in the potential of the port of the communication apparatus determined in advance, the communication apparatus determines the change pattern, and compares the determined change pattern with the pattern of each pattern 62 of the change detection rule 60 (compare ). The communication apparatus identifies a pattern 62 that matches the change pattern based on the result of the comparison (comparison). When the communication device can be identified, the communication device can determine the transfer rule 63 associated with the identified pattern 62 as the switching destination transfer rule 86 to be delivered by the notification N.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of the transfer rule according to the present embodiment.
  • the transfer rule includes, for example, routing information of a frame for setting a transmission path, communication timing related to setting of a communication band for transmission (in the case of IEEE802.1Qbv, gate activation timing), etc. May include the rules of
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a network configuration for explaining the transfer rule of FIG.
  • the central device 200 includes, for example, ports P1, P2, and P3 as ports for transmitting and receiving a frame via the network 2.
  • the communication device “A2” connected to the port P3 corresponds to the control device 100.
  • the transfer rule 70 of FIG. 8 may be created for the central device 200 in step S7 of FIG. Referring to FIG. 8, among the plurality of flows 76 composed of the transmission source 71 and the transmission destination 72 extracted from the network configuration, the transfer rule 70 is transmitted to each of one or more flows 76 passing through the central device 200. In conjunction, it has an output port 73 designation for frame routing information, and a priority 74 and gating time 75 for communication timing.
  • the output port 73 indicates an identifier of an output port to be used when transmitting the frame transmitted in the flow 76 to the network 2.
  • the priority 74 and the gate time 75 are set such that the communication band of control data is secured with the highest priority in the communication band of the network 2.
  • the transfer rule 70 is set so that control system data is preferentially transmitted over other information (control information system data, information system data, etc.). More specifically, in the priority 74, among the flows to which the corresponding output port is assigned, the flow 76 for transmitting control system data, that is, the transmission source 71 is the control apparatus 100 (the communication apparatus A in FIG. 9). The highest priority is assigned to the flow 76.
  • the priorities of the other flows 76 are sequentially assigned the subsequent priorities in accordance with, for example, the data size or period of the data to be transmitted.
  • “the highest priority is assigned to the flow 76” means that the priority of the flow 76 is set to the highest priority among the plurality of flows 76. That is, for the flow 76 to which the highest priority is assigned, the communication band for data transmission is secured first before the other flows.
  • the gate time 75 indicates the length of time for activating the output gate connected to the corresponding output port. When an output gate is activated, the output gate sends a frame to the network 2 through the corresponding port.
  • the gate time 75 is set longer as the corresponding priority 74 is higher.
  • the transfer rule 70 is a route rule for setting a transmission path (flow 76) for transferring a frame (corresponding to data) from the communication device (the device 200 or the control device 100) to another communication device. May be included. Further, this route rule includes a rule for specifying one of the plurality of ports 1 to 3 based on the transmission source 71 and the transmission destination 72 of the frame (data).
  • the transfer rule 70 includes a priority 74 and a gate time 75 as band rules for setting a communication band for transmitting a frame (data) in the communication band of the network 2. Then, this band rule includes a rule for securing the communication band of control system data with the highest priority in the communication band of the network 2.
  • the transfer rule 70 of FIG. 8 created corresponding to this network configuration is also merely an example.
  • the format of the transfer rule 70 may be such that the output port 73, the priority 74, and the gate time 75 are associated with each flow 76, and the association is not limited to the table format as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of a circuit 300 relating mainly to data transfer control in the configuration of the communication apparatus according to the present embodiment.
  • the circuit 300 corresponds to transfer means for transferring data (frames) incoming via the network 2 in accordance with one of the plurality of transfer rules 70.
  • a plurality of port circuits 140-1 to 140-N are connected to the transmission circuit 115 (213) of the communication apparatus (the control apparatus 100 or the device 200).
  • three port circuits 140-1, 140-2, and 140-3 are illustrated for the sake of simplicity, but the number of ports is not limited to three.
  • the port circuits 140-1 to 140-N may be collectively referred to as "port circuit 140".
  • the processor 102 of the control device 100 realizes various processes by reading out the system program 107 and the user application program 108 stored in the storage 106 to the memory 104 and executing them.
  • the memory 104 is formed of a volatile storage device such as a dynamic random access memory (DRAM) or a static random access memory (SRAM).
  • the storage 106 is composed of a non-volatile storage device such as a hard disk or a flash memory. In the storage 106, in addition to the system program 107 for controlling each part of the control device 100, a user application program 108 designed according to a control target or the like is stored.
  • the processor 202 of the device 200 implements various processes by reading the application program 208 stored in the storage 206 into the memory 104 and executing the application program 208.
  • the memory 204 is composed of a volatile storage device such as a dynamic random access memory (DRAM) or a static random access memory (SRAM).
  • the storage 206 is composed of a non-volatile storage device such as a hard disk or a flash memory. In the storage 206, in addition to a control program for controlling each part of the device 200, an application program 208 for performing transfer control according to the transfer rule 70 is stored.
  • the communication device receives timing control circuit 124, port circuits 140-1, 140-2, and 140-3, reception circuit 130 for receiving frame 800 to be transmitted, and transfer.
  • a control circuit 147 and a rule switching circuit 148 are provided.
  • Port circuits 140-1, 140-2, and 140-3 are provided corresponding to ports 141-1 to 141-3 of transmission circuit 115 (213), respectively.
  • the transfer rules 70A and 70B are readably stored by the timing control circuit 124 and the transfer control circuit 147.
  • These circuits may have a hard-wired configuration (hardware implementation) such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field-programmable gate array (FPGA), or the processor provides a necessary function by executing a program. Configuration (software implementation) may be used.
  • an implementation that combines a hardware implementation and a software implementation may be employed. According to the application of the communication device, the required specifications, etc., an optimum mounting form is adopted as appropriate.
  • the rule switching circuit 148 selects one of the transfer rules 70A and 70B stored in the storage 106 (206) that the switch destination transfer rule 86 of the notification N of the frame 801 indicates.
  • the transfer rule is set to the readable state, and the other is set to the unreadable state. Further, this setting is performed when the timer 101 (201) counts the switching time 85 of the notification N. Therefore, when there is a change in the network configuration, all the communication devices can simultaneously switch to the transfer rule corresponding to the changed network configuration pattern.
  • the transfer rule is switched by setting only one of the transfer rules 70A and 70B indicated by the switching destination transfer rule 86 to the readable state and the other to the unreadable state. Although it is assumed that the switching method is not limited to this method.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a more detailed configuration of port circuit 140 shown in FIG.
  • each of port circuits 140 includes a plurality of input gates 121-1 to 121-M (hereinafter sometimes collectively referred to as "input gate 121"), and a plurality of queues 122-1 to 122-M.
  • 122-M hereinafter, sometimes referred to as "queue 122”
  • output gate 123 When the reception circuit 130 receives the frame 800, the reception circuit 130 outputs the received frame 800 to all the port circuits 140.
  • the transmission circuit 115 (213) sends the frame 800 output from each port circuit 140 to the network 2 via the port 141 corresponding to the port circuit 140.
  • input gates 121-1 121-2 and 121-3, queues 122-1, 122-2 and 122-3, and output gates 123-1, 123-2 and 123-3 are shown.
  • the number of input gates 121, queues 122 and output gates 123 is three in FIG. 11, but is not limited to three.
  • each of port circuits 140 a circuit for sequentially storing a plurality of frames formed of input gate 121, queue 122 and output gate 123 is mounted.
  • a frame 800 is queued to a plurality of queues 122, and the timings of output from each queue 122 are controlled.
  • the transfer control circuit 147 collates the transmission source 82 and the transmission destination 83 of the frame 800 accepted by the acceptance circuit 130 with each flow 76 of the transfer rule 70A.
  • the transfer control circuit 147 reads the output port 73 and the priority 74 associated with the flow 76 in which the collation result indicates a match, and identifies one of the plurality of port circuits 140 in accordance with the read output port 73.
  • One of the input gates 121 of the identified port circuit 140 is selected in accordance with the priority 74, and the selected input gate 121 is activated.
  • the frames 800 accepted by the acceptance circuit 130 are sequentially stored in the queue 122 connected to the activated input gate 121 of the specified port circuit 140.
  • the timing control circuit 124 refers to the priority 74 and the gate time 75 of each output port 73 of the transfer rule 70A, and in each port circuit 140, one of the output gates 123-1 to 123-M of the corresponding port circuit 140. One is selected in order according to the priority 74, and scheduling is performed such that the selected output gate 123 is activated only for the time indicated by the corresponding gate time 75. The length of the active time in this scheduling is timed by the timer 101 or the timer 201 synchronized with time.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing frame transfer scheduling according to the present embodiment.
  • each port circuit 140 sets the highest priority among the frames 800 stored in the queues 122-1 to 122-M with respect to a predetermined system cycle Ts.
  • the frame 800 of the queue 122 storing the frame 800 of the flow 76 is sent to the network 2 with the highest priority. Therefore, as shown in FIG. 12A, in each port circuit 140, the output gate 123-1 is activated for the longest time t1 (> t2> t3).
  • the output gate 123-2 is activated over the time t2 of the remaining time (Ts-t1) of the system cycle Ts.
  • the output gate 123-3 is activated over the time t3 of the remaining time (Ts-t1-t2) of the system cycle Ts.
  • control system data is reliably secured. Thereby, it is possible to guarantee that control system data is transmitted from control device 100 at a system cycle Ts to the manufacturing apparatus or production facility.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of a circuit that detects a change in the network configuration according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an example of a sequence of detection of change in network configuration and transfer rule switching according to the present embodiment.
  • the circuit of FIG. 13 is included in each device 200. 13, the configuration of device 200 is a configuration in which detection unit 19 is added to the configuration of FIG. 3, but FIG. 3 shows only peripheral circuits associated with detection unit 19 for the sake of description, Illustration of other circuits is omitted.
  • detection unit 19 detects the potential of each port of port group 10 capable of inputting and outputting frame 800 (801) of device 200, and outputs the detection result to processor 202.
  • the port group 10 is a concept that can also include the port 141 in FIG.
  • processor 202 determines whether or not the pattern of the potential (level 'High' or 'Low') of each port of port group 10 indicated by the detection result of detection unit 19 has changed (step T1). When determining that it has changed, the processor 202 reads from the change detection rule 60 the transfer rule 63 associated with the pattern 62 that matches the detected change pattern of the potential. The processor 202 creates a frame 801 having a notification N with the transfer rule 63 read out as the switch destination transfer rule 86, and sends it to each device 200 to the network 2 (step T2).
  • Each of the other devices 200 and the control device 100 upon receiving the frame 801 (step T3), counts the switching time 85 of the frame 801 (step T4).
  • the rule switching circuit 148 switches the transfer rule in accordance with the switching destination transfer rule 86 (step T5).
  • the processor 202 in FIG. 13 clocks the switching time 85 (step T6), and when the switching time 85 is clocked, the rule switching circuit 148 of its own device transfers The rule is switched according to the switching destination transfer rule 86 (step T7).
  • step T4 and T6 Since clocking of such switching time 85 (steps T4 and T6) is performed using a timer synchronized with time, all communication devices (device 200 and control device 100) connected to network 2 autonomously According to the switching destination transfer rule 86, the transfer rule can be switched simultaneously.
  • the transfer rule 70 may be set according to the type of data (control system data, information system data, control information system data, etc.) transmitted in each flow. Also, the priority may be set according to the type of data.
  • [Configuration 2] The communication system according to Configuration 1, wherein the plurality of communication devices are time synchronized with each other, and the notification includes information (85) of time for switching the one transfer rule to the other transfer rule.
  • [Configuration 3] The communication system according to Configuration 1 or 2, wherein the notification includes information indicating a transfer rule of a switching destination.
  • [Configuration 4] The communication system according to any one of configurations 1 to 3, which transmits the notification to the network when there is a change in a network configuration indicating a connection mode of the plurality of communication devices on the network.
  • [Configuration 5] The communication system according to configuration 4, wherein another communication device of the plurality of communication devices broadcasts the notification via the network when detecting a change in the network configuration.
  • the transfer rule is The communication system according to any one of arrangements 1 to 5, comprising a routing rule (76) for setting a transmission route in the network for transferring the incoming data to another communication device.
  • a routing rule (76) for setting a transmission route in the network for transferring the incoming data to another communication device.
  • It further comprises a plurality of ports (141-1 to 141-3) for sending out the incoming data to the network, The plurality of ports respectively correspond to a plurality of the transmission paths
  • the route rule is The communication system according to Configuration 6, further comprising a rule (73) for specifying one of the plurality of ports from the transmission source and the transmission destination of the incoming data.
  • the transfer rule is The communication system according to any one of configurations 1 to 7, including a band rule (74) for setting a communication band for transmitting the data in the communication band of the network.
  • the network includes a network for transmitting data for controlling a manufacturing apparatus or a production facility,
  • the bandwidth rule is The communication system according to configuration 8, further comprising a rule for securing the communication band of the data to be controlled in the communication band of the network.
  • a communication device (100, 200) connected to the communication system (1) via a network; Rule storage means (106, 206) for storing a plurality of transfer rules (70) for transferring data to another communication device via the network; Forwarding means (300) for forwarding data (800) incoming via the network according to one of the plurality of forwarding rules;
  • a communication apparatus comprising: rule switching means (148) for switching the one transfer rule to another transfer rule when receiving a notification (N) from the outside.
  • a configuration in which a controller, a robot, an input / output device (sensor etc.) and a servo are connected via a network is adopted.
  • the unit in contact with the end of the robot arm may be switched. This may change the network configuration.
  • This switching is preferably completed within a short time (for example, 1 second), and data transfer rules such as route selection in the network are also required to be adapted to the changed network configuration.
  • the communication apparatus stores a plurality of transfer rules in advance, and when the rule switching circuit 148 receives the notification N from the outside, the current transfer rule of 1 is transferred to the other Switch to the rule. This makes it possible to flexibly change the data transfer rules in the communication network without time and cost.
  • transfer rules are prepared and stored for each of the possible network configurations. Thereby, when a change in network configuration is notified, data transfer can be performed according to the transfer rule corresponding to the changed network configuration, and scheduling in transfer can be optimized.
  • detection unit 60 change detection rule 70, 70A, 70B, A, B transfer rule 74 priority order 75 gate time 85 switching time 86 transfer destination transfer rule 100 control device 102, 202 processors, 147 transfer control circuits, 148 rule switching circuits, 200 devices, 500 support devices, 800, 801 frames, N notification, Ts system period, t1, t2, t3 times.

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Abstract

通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを時間およびコストをかけずに各通信装置について変更する。通信システムは、ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムであって、複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置は、ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、ネットワークを介して入来するデータを、複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、外部から通知を受信したとき、１の転送ルールを他の転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える。

Description

通信システム、通信装置および通信方法
　本開示は、ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システム、その通信装置および通信方法に関する。
　近年の情報通信技術（ＩＣＴ：Information　and　Communication　Technology）の進歩に伴って、生産ラインについても、現場の製造機器から上位の管理装置までを一体のネットワーク化するような制御システムが実現されつつある。
　例えば、特開２０１４－１６７５３号公報（特許文献１）には、ＦＡ（Factory　Automation)ネットワークシステムにおける機器の設定作業を容易に行う設定支援システムを開示する。具体的には、設定支援システムは、複数の機器と、各器機を制御するＰＬＣ（Programmable　logic　controller)とがネットワークを介して接続されたＦＡネットワークシステムと、ＦＡネットワークシステムに接続された各器機の設定を支援する支援装置とを備える。各器機は、自身の動作を規定する規定情報の仕様を示すプロファイル情報を記憶しており、支援装置は、各器機からプロファイル情報を取得して、ネットワーク構成情報における機器とプロファイル情報の対応付けを作成する。
特開２０１４－１６７５３号公報
　特許文献１のネットワーク構成情報における機器とプロファイル情報の対応付けの仕組みは、ＦＡネットワークシステムに接続される機器が稼働中に変化しないことを前提としている。そのため、例えば、生産ラインにおける段取り替え等で、ＦＡネットワークシステムに接続される機器が変化する場合、特許文献１の設定支援システムでは、例えばユーザは、支援装置が有するネットワーク構成情報等のデータの転送ルールを、変化後の構成に適合した内容に変更する作業を実施する必要がある。
　したがって、通信ネットワークに各通信装置が有するデータの転送ルールを容易に変更することが可能な通信システムの提供が要望されている。
　本開示の一例に係る通信システムは、ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムであって、複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置は、ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、ネットワークを介して入来するデータを、複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、外部から通知を受信したとき、１の転送ルールを他の転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える。
　この開示によれば、通信装置は、予め複数の転送ルールを格納し、ルール切替手段は、外部から通知を受信したとき、現在の１の転送ルールを他の転送ルールに切替える。これにより、通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを時間およびコストをかけずに柔軟に変更可能である。
　上述の開示において、複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、通知は、１の転送ルールを他の転送ルールに切替える時間の情報を含む。
　この開示によれば、各通信装置においては、お互いに時刻同期されることにより、転送ルールを切替える時間を一致させることができる。
　上述の開示において、通知は、切替先の転送ルールを示す情報を含む。この開示によれば、各通信装置においては、切替先の転送ルールを一致させることができる。
　上述の開示において、ネットワーク上の複数の通信装置の接続態様を示すネットワーク構成に変化があったとき、通知を、ネットワークに伝送する。
　この開示によれば、ネットワーク構成に変化があったとき、各通信装置において、転送ルールを切替えることができる。
　上述の開示において、複数の通信装置のうちの他の通信装置は、ネットワーク構成の変化を検出したとき、通知を、ネットワークを介してブロードキャストする。
　この開示によれば、ネットワーク構成の変化を検出したとき、通知をブロードキャストして確実に全ての通信装置に伝送することができる。
　上述の開示において、転送ルールは、入来するデータを、他の通信装置に転送するためのネットワークにおける伝送経路を設定するための経路ルールを含む。
　この開示によれば、ネットワーク構成の変化に応じて、データの伝送経路の設定を変化させることができる。
　上述の開示において、通信装置は、入来するデータを、ネットワークに送出する複数のポートを、さらに備え、複数のポートは、複数の伝送経路にそれぞれ対応し、経路ルールは、入来するデータの送信元および送信先から、複数のポートのうちの１を特定するルールを含む。
　この開示によれば、通信装置は、ネットワーク構成の変化に応じてデータの伝送経路を変更することができる。この変更は、入来するデータの送信元および送信先から、複数のポートのうちの１を特定することにより、簡単に実施することができる。
　上述の開示において、転送ルールは、ネットワークが有する通信帯域において、データを伝送する通信帯域を設定するための帯域ルールを含む。
　この開示によれば、通信装置は、ネットワーク構成の変化に応じてデータの伝送帯域を変更することができる。
　上述の開示において、ネットワークは、製造装置または生産設備を制御するデータを伝送するネットワークを含み、帯域ルールは、ネットワークが有する通信帯域において、制御するデータの通信帯域を確保するルールを含む。
　この開示によれば、転送ルールが切替えられるとしても、製造装置または生産設備を制御するデータの通信帯域を確保することができて、製造装置または生産設備の制御の確実性は損なわれない。
　本開示の他の例に係る通信装置は、通信システムにネットワーク接続される通信装置であって、ネットワークを介して他の通信装置にデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、ネットワークを介して入来するデータを、複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、外部から通知を受信したとき、１の転送ルールを他の転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える。
　この開示によれば、通信装置は、予め複数の転送ルールを格納し、ルール切替手段は、外部から通知を受信したとき、現在の１の転送ルールを他の転送ルールに切替える。これにより、通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを時間およびコストをかけずに柔軟に変更可能である。
　本開示の更なる他の例に係る通信方法は、ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムにおける通信方法であって、複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置が、ネットワークを介して入来するデータを、ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送するステップと、外部から通知を受信したとき、１の転送ルールを他の転送ルールに切替えるステップとを備える。
　この開示によれば、通信装置は、予め複数の転送ルールを格納し、ルール切替手段は、外部から通知を受信したとき、現在の１の転送ルールを他の転送ルールに切替える。これにより、通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを時間およびコストをかけずに柔軟に変更可能である。
　本開示の一例によれば、通通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを、時間およびコストをかけずに、各通信装置について変更することができる。
本実施の形態に係る通信システムの構成を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を説明する図である。 本実施の形態に従う通信システムのハードウェア構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係るフレームの構成を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るネットワーク構成用ツールの処理の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る通信要件の一例を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る変化検出ルールの一例を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る転送ルールの一例を模式的に示す図である。 図８の転送ルールを説明するためのネットワーク構成の一例を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る通信装置の構成のうち、主に、データ転送制御に関する回路３００の一例を示す模式図である。 図１０に示すポート回路のより詳細な構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係るフレーム転送のスケジューリングを模式的に示す図である。 本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を検出する回路の一例を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るネットワーク構成の変化の検出と転送ルール切替のシーケンスの一例を模式的に示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各本実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
　＜Ａ．適用例＞
　まず、図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る通信システム１の構成を模式的に示す図である。
　本実施の形態に係る通信システム１は、ネットワーク２に複数の通信装置（制御装置１００、デバイス２００Ａ～２００Ｄ）が接続された通信システムであって、複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置は、ネットワーク２を介してデータを転送するための複数の転送ルールＡ，Ｂ（図２）を格納するルール格納手段と、ネットワーク２を介して入来するデータを、複数の転送ルールＡ，Ｂのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、外部から通知を受信したとき、１の転送ルールを他の転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える。
　例えば、ネットワーク２の構成が変化し得ることにより複数のネットワーク構成を想定し得る。通信装置は、想定される複数のネットワーク構成のそれぞれに対応した転送ルールを、予めデータ格納手段（ストレージに相当）に格納する。通信装置は、外部から通知を受けたときに、格納された転送ルールのうちのいずれかに切替えることにより、変化後のネットワーク構成に対応した転送ルールに容易に切替えることができる。
　上記の通知は、ネットワーク構成の変化があったこと旨の通知を含み得る。この通知は、ネットワーク２に接続され得る予め定められたデバイスが送信し得る。
　本開示では、例えば、ネットワーク２は、製造装置または生産設備の生産ラインへ適用される場合に次の点で好適である。すなわち、このような生産ラインの段取りの変化に応じて、ネットワークに接続される通信装置の数、種類等のネットワーク構成が変化するとき、変化の通知がなされることで、通信装置の転送ルールを段取り変更後のネットワーク構成に適した転送ルールに切替えることが可能となる。
　例えば、段取り変更時、図２のロボットのデバイス２００Ｘは、ロボットのアームの先に追加のデバイス２００Ｒを含む部分的ネットワーク構成が装着され得る。デバイス２００Ｘは当該装着を検出したとき、上記の通知を送信する。制御装置１００および全てのデバイス２００Ａ～２００Ｄは、通知を受信して転送ルールを変更（図２の転送ルール「Ａ」→転送ルール「Ｂ」）することが可能となる。この通知の送信は、例えばブロードキャストによる一斉送信を採用し得る。
　上記の通知は、デバイス２００Ａ～２００Ｄが送信するケースの他に、制御装置１００が各デバイスに送信するケースが有り得る。すなわち、制御装置１００が、段取り変更の時間情報を有している場合、制御装置１００から当該時間情報に従い、デバイス２００Ａ～２００Ｄに通知が送信される。
　本実施の形態では、図１に示すように、制御装置１００およびデバイス２００Ａ～２００Ｄは、それぞれが、時刻同期して計時するタイマ１０１，２０１Ａ～２０１Ｄを有する。すなわち、各装置が通知を受信したとき、転送ルールを切替える時間を時刻同期したタイマで計時して一致させることができる。
　以下、本発明のより具体的な応用例として、本実施の形態に係る制御装置１００のより詳細な構成および処理について説明する。
　＜Ｂ．制御システムの全体構成例＞
　まず、本実施の形態に従う通信システム１の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る通信システム１の構成を模式的に示す図である。
　図１に示す構成例においては、ネットワーク２には、制御装置１００および複数のデバイス２００Ａ～２００Ｄ（以下、「デバイス２００」と総称することもある。）が接続される。デバイス２００Ａ～２００Ｄは、例えばデイジーチェーンで順次接続されている。図１では、ネットワーク２のデバイス２００と制御装置１００の接続形態は、リング型としているが、リング型に限定されない。例えば、バス型またはスター型を含む他の接続形態であってもよい。
　制御装置１００は、ネットワーク２内のデータ伝送を管理するマスターとして機能し、デバイス２００Ａ～２００Ｄは、マスターからの指令に従ってデータ伝送を行うスレーブとして機能する。
　通信システム１のネットワーク２内においては、制御装置１００およびデバイス２００は、いずれも「データ転送機能を有する通信装置」とみなすことができる。
　図１に示す例においては、制御装置１００およびデバイス２００Ａ～２００Ｄの各々は、隣接して接続されているある通信装置から、ネットワーク２上を伝送されるデータ（以下では、１つの転送単位のデータを「フレーム」とも称す。）を受信すると、当該入来したフレームを必要に応じて、隣接して接続されている別の通信装置へ転送する機能を有している。なお、受信されたフレームが自装置宛てである場合には、装置は、当該受信したフレームを他の通信装置へ転送することなく、当該フレームを自装置で処理する。
　制御装置１００は、製造装置または生産ラインなど（以下、「フィールド」とも称する。）に備えられる各種の設備や装置などの制御対象を制御する産業用コントローラに相当する。制御装置１００は、制御演算を実行する一種のコンピュータであり、典型的には、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）として具現化されてもよい。
　制御装置１００には、センサ、アクチュエータといった制御対象が直接に接続され得るまたはネットワーク２を介して接続され得るが、本実施の形態では、図１に示すように、これら制御対象はデバイス２００およびネットワーク２を介して制御装置１００に接続され得る。
　デバイス２００の各々は、フィールド信号を取得する入力デバイス、および、制御装置１００からの指示に従ってフィールドに対して何らかのアクションを行なう出力デバイスあるいはアクチュエータを含む。ネットワーク２は、入力およびデバイス制御を主たる機能として提供する。ネットワーク２は、狭義の「フィールドネットワーク」に相当する。一般的に「フィールドネットワーク」は、「フィールドバス」とも称されるが、説明の簡素化のため、以下の説明においては、ネットワーク２は、「フィールドネットワーク」と「フィールドバス」の両方を含み得る概念である。
　制御装置１００において実行される制御演算は、デバイス２００において収集または生成されたデータ（以下、「入力データ」とも称す。）を収集する処理（入力処理）、デバイス２００に対する指令などのデータ（以下、「出力データ」とも称す。）を生成する処理（演算処理）、生成した出力データを対象のデバイス２００へ送信する処理（出力処理）などを含む。
　また、制御装置１００に、サポート装置５００が接続され得る。サポート装置５００は、制御装置１００がネットワーク２を管理するための必要な準備および制御対象を制御するために必要な準備などを支援する装置である。サポート装置５００は、ネットワーク２の管理に関連して、例えば制御装置１００に接続されるデバイス２００のパラメータ（コンフィギュレーション）を設定するための設定環境などを提供する。サポート装置５００は、設定環境などを提供する設定ツールがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）などを含み得る。
　なお、図１に示す通信システム１においては、サポート装置５００は、制御装置１００とは別体として備えられるが、サポート装置５００は、制御装置１００に一体的に備えられてもよい。すなわち、サポート装置５００が有する機能は、制御装置１００に内蔵され得る。
　ネットワーク２には、任意のデバイス２００を接続することができる。デバイス２００は、フィールドに対して何らかの物理的な作用を与えるアクチュエータ、および、フィールドとの間で情報を遣り取りする入出力装置などを含む。
　ネットワーク２を介して、制御装置１００とデバイス２００との間でデータが遣り取りされることになるが、これらの遣り取りされるデータは、数１００μｓｅｃオーダ～数１０ｍｓｅｃオーダのごく短い周期で更新されることになる。
　＜Ｃ．伝送されるデータと通信性能＞
　図１に示すネットワーク２においては、基本的には、製造装置または生産設備の制御に用いられるデータ（以下、「制御系データ」を総称することもある）が周期的に伝送される。また、ネットワーク２においては、制御系データとは異なる他のデータも伝送され得る。他のデータは、例えば、「情報系データ」または「制御情報系データ」と称するデータを含む。これらは、制御系データのような高速なリアルタイム性が要求されないものの、ある程度の定時性が求められるデータである。
　制御系データは、例えば、サーボ指令値、エンコーダ値、センサのＯＮ／ＯＦＦ値などが挙げられる。制御系データは、製造装置または生産設備の制御に用いられるため、制御装置１００から定周期的で伝送される。通信システム１では、この通信周期を確実に保証する必要がある。
　本実施の形態に係るネットワーク２には、データの到達時間が保証される、且つ定周期通信を行なうバスまたはネットワークが採用されることが好ましい。例えば、マシンコントロール用ネットワークの一例であるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、汎用的なＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上に制御用プロトコルを実装した産業用オープンネットワークであるＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）などの公知のプロトコルに係るネットワークを採用してもよい。
　＜Ｄ．時刻同期機能＞
　図１に示す通信システム１は、上記に述べたように、送信元から送出したデータ（制御系データ）が送信先（宛先）に到着する時刻が保証されることが要求される。このために、通信システム１は、予め定められたシステム周期（後述するシステム周期Ｔｓ）を維持しつつ、ネットワーク２が有する通信帯域において、制御系データの通信帯域が確保されるように、データ伝送のためのスケジューリングを実施する。より具体的には、制御系データが、制御情報系データおよび情報系データよりも優先的に伝送されるように、データ伝送のためのスケジューリングが実施される。
　このような宛先への到着時刻を保証しつつ、スケジューリング機能を実現するために、互いに時刻同期された複数の通信装置（制御装置１００およびデバイス２００）がネットワーク接続された通信システムが採用される。つまり、これら通信装置の各々は、時刻同期されたタイマ（あるいは、同期してインクリメントまたはデクリメントされるカウンタ）を有しており、それらの時刻同期されたタイマまたはカウンタに従って、当該通信装置がデータの送信または受信のタイミングを決定する。
　図１に示す例においては、制御装置１００はタイマ１０１を有し、デバイス２００Ａ～２００Ｄはタイマ２０１Ａ～２０１Ｄをそれぞれ有している。例えば、制御装置１００のタイマ１０１がグランドマスタとして機能し、デバイス２００Ａ～２００Ｄのタイマがこのグランドマスタを基準としてタイミングを同期させる。このようなタイマ間の同期によって、通信システム１において、データの伝送タイミングなどを互いに一致させることができる。
　通信システム１における通信装置間の時刻同期は、例えばＩＥＥＥ（Institute　of　Electrical　and　Electronics　Engineers）１５８８、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ－Ｒｅｖなどの高精度時間同期プロトコルを採用することで実現できる。
　＜Ｅ．ネットワーク構成の変化＞
　図２は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を説明する図である。本実施の形態では、ネットワーク構成は固定ではなく、動的に変化し得る。図２では説明のためにネットワーク２の一部が抜き出されて模式的に示されている。図２を参照して、ネットワーク２には制御装置１００およびデバイス２００Ａおよびデバイス２００Ｘが接続されている。デバイス２００Ｘは、例えばデバイス２００Ａに対応のロボットのアームの先端に取付けられている。例えば、工程の段取り変更によりロボットのアームの先に装着（接続）されるデバイス２００Ｒを含むユニットが切替えられる。したがって、図２（Ａ）のネットワーク２は、パターンＡのネットワーク構成を有するが、装着されるユニットが切り替わった場合、図２（Ｂ）のネットワーク２は、パターンＢのネットワーク構成に変化し得る。
　また、図２では、各デバイス２００は、ネットワーク２を介してデータを転送するための複数の転送ルール７０を予め格納する。転送ルール７０は、ネットワーク２において変化が想定され得るネットワーク構成の種類毎に作成されて、制御装置１００と各デバイス２００に格納される。図２では、例えば、複数の転送ルール７０は、パターンＡのネットワーク構成に対応した転送ルールＡと、パターンＢのネットワーク構成に対応した転送ルールＢとを含む。
　図２において、パターンＡのネットワーク構成と、パターンＢのネットワーク構成との間では、デバイス２００ＸのスイッチＳＷ（ハブスイッチ等）に接続されるユニットが相違する。
　ネットワーク構成が、パターンＡからパターンＢに変化する場合を説明する。デバイス２００Ｘは、ロボットのアームの先に備えられたスイッチＳＷからの出力信号を、ポートを介し受付ける。ポートを介し受付けた信号のパターンの変化から、デバイス２００Ｘはユニットが装着された、すなわち図２（Ａ）から図２（Ｂ）のネットワーク構成に変化したことを検出する。変化が検出されたときデバイス２００Ｘは、転送ルール７０を、転送ルールＡから転送ルールＢに切替える。また、通知Ｎを、ネットワーク２を介して他のデバイス２００および制御装置１００に転送する。他のデバイス２００および制御装置１００は、受信する通知Ｎに従い、転送ルール７０を転送ルールＡから転送ルールＢに切替える。なお、ネットワーク構成が、パターンＢからパターンＡに変化する場合であっても、デバイス２００Ｘは、パターンＢに変化する場合と同様に処理を実施する。なお、図２では、転送ルール７０の種類は、転送ルールＡとＢの２種類としているが、３種類以上であってもよい。
　このように、ネットワーク２では、通信装置１００および全てのデバイス２００は、ネットワーク構成の変化の検出と、変化後のネットワーク構成に対応の転送ルールへの切替えとを自律的に実施することができる。
　（変形例）
　図２では、通知Ｎは、ネットワーク構成の変化を検出したデバイス２００により送信されるが、通知Ｎの送信元は、デバイス２００に限定されない。例えば、制御装置１００も、通知Ｎを各デバイス２００に送信することができる。具体的には、制御装置１００は、ネットワーク構成が変化する予め定められた時間を取得している場合は、制御装置１００は、上記の時刻同期したタイマにより予め定められた時間を計時したとき、通知Ｎを、例えばブロードキャストで送信する。このように、制御装置１００が通知Ｎを送信する場合であっても、ネットワーク構成が変化したときは、ネットワーク２の全てのデバイス２００および制御装置１００は、転送ルール７０を、変化後のネットワーク構成に対応した転送ルールに切替えることができる。
　＜Ｆ．ハードウェア構成＞
　図３は、本実施の形態に従う通信システム１のハードウェア構成の一例を示す模式図である。制御装置１００は、典型的には、ＰＬＣをベースとして構成されてもよい。
　図３を参照して、制御装置１００は、主たるコンポーネントとして、プロセッサ１０２と、メモリ１０４と、ストレージ１０６と、ネットワークコントローラ１１０とを含む。また、制御装置１００は、サポート装置５００と通信するＩ／Ｆ（Interface）１０３を含む。
　ストレージ１０６には、制御装置１００の各部を制御するためのシステムプログラム１０７に加えて、制御対象などに応じて設計されるユーザアプリケーションプログラム１０８が格納される。プロセッサ１０２は、ストレージ１０６に格納されているシステムプログラム１０７およびユーザアプリケーションプログラム１０８をメモリ１０４に読み出して実行することで、後述するような処理を含む各種処理を実現する。メモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）やＳＲＡＭ（Static　Random　Access　Memory）などの揮発性記憶装置からなる。
　ネットワークコントローラ１１０は、制御装置１００がネットワーク２を介して各デバイス２００との間でデータを遣り取りするためのインターフェイスを提供する。ネットワークコントローラ１１０は、主たるコンポーネントとして、受信回路（Ｒｘ）１１１と、受信バッファ１１２と、送受信コントローラ１１３と、送信バッファ１１４と、送信回路（Ｔｘ）１１５と、タイマ１０１とを含む。
　受信回路１１１は、ネットワークコントローラ１１０上を定周期で伝送されるフレームを受信して、その受信したフレームに格納されているデータを受信バッファ１１２に書込む。送受信コントローラ１１３は、受信バッファ１１２に書込まれた受信フレームを順次読出す。送受信コントローラ１１３は、当該読出されたフレームから、制御装置１００での処理に必要なデータのみを抽出し、プロセッサ１０２へ出力する。送受信コントローラ１１３は、プロセッサ１０２からの指令に従って、デバイス２００へ送信すべきデータあるいはフレームを送信バッファ１１４へ順次書込む。送信回路１１５は、ネットワークコントローラ１１０上をフレームが伝送される周期に同期して、送信バッファ１１４に格納されているデータを順次ネットワーク２へ送出する。タイマ１０１は、送受信コントローラ１１３から通信フレームの送信などを指示するタイミングの基準となるパルスを発生するグランドマスタでもあり得る。
　図３を参照して、デバイス２００は、通信システム１による様々な設備や装置の制御を実現するために必要な各種機能を実現する。典型的には、デバイス２００の各々は、制御対象の設備や装置などからのフィールド情報の収集や、制御対象の設備や装置などへの指令信号の出力を司る。デバイス２００の各々は、主たるコンポーネントとして、プロセッサ２０２と、メモリ２０４と、ストレージ２０６と、通信回路２１０とを含む。通信回路２１０は、ネットワーク２を伝送されるフレームを処理する。すなわち、通信回路２１０は、ネットワーク２を介して何らかのフレームを受信すると、当該受信したフレームに対するデータ書込みおよび／またはフレームからのデータ読出しを行ない、その後に、ネットワーク２上において次に位置するデバイス２００へ当該フレームを転送する。
　より具体的には、通信回路２１０は、受信回路（Ｒｘ）２１１と、送受信コントローラ２１２と、送信回路（Ｔｘ）２１３と、タイマ２０１とを含む。受信回路２１１および送信回路２１３は、ネットワーク２と物理的に接続される部位であり、送受信コントローラ２１２からの指令に従って、ネットワーク２上を伝送されるフレームを受信し、受信フレームを処理し、処理後のフレームをネットワーク２に送出する。送受信コントローラ２１２は、ネットワーク２上を伝送されるフレームに対するデータ書込みおよび／または当該フレームからのデータ読出しを行なう。タイマ２０１は、送受信コントローラ２１２による指令出力のタイミングまたはデバイス２００による処理の実行のタイミングなどの基準となるクロックを発生する。タイマ２０１は、制御装置１００のタイマ１０１からのクロックを基準としたクロックを発生する。これにより、通信システム１は、制御装置１００および各デバイス２００を含む複数の通信装置を、互いに時刻同期させることができる。
　＜Ｇ．フレームの構成＞
　図４は、本実施の形態に係るフレームの構成を模式的に示す図である。図４（Ａ）は、制御系データを含む各種データを伝送するためのフレーム８００の構成例を示し、図４（Ｂ）は、上記に述べた通知Ｎを伝送するためのフレーム８０１の構成例を示す。図４（Ａ）と（Ｂ）を参照して、フレーム８００，８０１は、例えばプリアンブル部、ヘッダ部およびデータ部を含む。この他に誤り検知のＦＣＳ（Frame　Check　Sequence）部が含まれ得る。プリアンブル部は、フレームの開始を表す同期信号を示すプリアンブル８１が格納される。ヘッダ部は、ネットワーク２においてTALKERであるフレームの送信元８２とフレームのLISTENERである送信先８３が格納される。送信元８２，送信先８３には、各種のアドレスを適用することができる。データ部は、ネットワーク２を介して伝送されるべきデータ８４が格納される。
　図４（Ａ）のフレーム８００の場合、データ部には、制御系データを含む各種のデータ８４が格納され得る。本実施の形態では、データ８４として制御系データが格納されたフレーム８００は、その送信元８２は制御装置１００を示し、送信先８３は、任意のデバイス２００を示す。
　また、図４（Ｂ）のフレーム８０１の場合、データ部には、転送ルールの切替時間８５を示す情報と、切替先の転送ルール８６を示す情報とを有した通知Ｎが格納される。また、フレーム８０１の送信先８３は、通信装置（制御装置１００および全てのデバイス２００）の‘全て’、例えばブロードキャストを示す。本実施の形態に係る切替時間８５は、切替える時刻（例えば、時分秒、カウンタの値）または切替えるまでの時間の長さを含む概念を示し得る。この切替えるまでの時間の長さは、例えばネットワーク構成の変化が検出されてから転送ルールを切替えるまでの時間の長さを含み得る。例えば、ネットワーク構成の変化が検出されてからＸ秒後に転送ルールを切替える場合であれば、切替時間８５は当該Ｘ秒を示すか、またはネットワーク構成の変化が検出された時刻とＸ秒の両方を示し得る。なお、切替時間８５は、上記に述べた時刻または時間に限定されず、例えばタイマに相当するカウンタの値であってもよい。
　なお、図４のフレームの構成は一例であって限定されない。また、本実施の形態では、ネットワーク２を伝送されるデータの形式は、フレームとしているが、フレームに限定されない。
　＜Ｈ．ネットワーク構成用ツール＞
　図５は、本実施の形態に係るネットワーク構成用ツールの処理の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、各ネットワーク構成パターンに対応した転送ルール７０と、ネットワーク構成の変化を検出するための変化検出ルールを作成する環境は、図５のネットワーク構成用ツールにより提供される。
　サポート装置５００または制御装置１００において、ネットワーク構成用ツールのプログラムが実行されることにより当該ルール作成環境が提供される。ユーザは、サポート装置５００を操作することにより、ルール作成環境を介して転送ルール７０と変化検出ルールを作成することができる。ここでは、制御装置１００のユーザアプリケーションプログラム１０８はネットワーク構成用ツールのプログラムを有し、ＣＰＵ１０２が、ネットワーク構成用ツールのプログラムを実行する。
　図５を参照して、ＣＰＵ１０２は、サポート装置５００を介して、ユーザからネットワーク２において想定され得る複数のネットワーク構成パターンを指定する情報を受付ける（ステップＳ３）。ユーザは、サポート装置５００を操作して、複数のネットワーク構成パターンを指定する。ここでは、説明を簡単にするたえに、例えば図２に示すパターンＡおよびパターンＢのネットワーク構成パターンが指定されるケースを説明する。
　ＣＰＵ１０２は、ユーザからネットワーク構成パターンに対応した通信要件を受付ける（ステップＳ５）。図６は、本実施の形態に係る通信要件の一例を模式的に示す図である。図６では、ネットワーク構成パターンＡとＢに対応して通信要件５０Ａと５０Ｂがそれぞれ示されている。図６では、代表して通信要件５０Ａの情報が具体的に示されている。図６を参照して、通信要件５０Ａは、対応するネットワーク構成パターンＡに含まれる送信元５４と送信先５５の組が示す各フロー５７に対応して、当該フローを識別するストリームＩＤ５１、当該フローで伝送されるデータのサイズ５２、通信周期５３および許容される遅延時間５６などを含む。遅延時間は、送信ジッタまたは送信のレイテンシに相当する。なお、通信要件５０Ａと通信要件５０Ｂは、それぞれ、同様の種類の情報を含むので、ここでは、通信要件５０Ｂの詳細は省略する。
　ＣＰＵ１０２は、ステップＳ５で受付けた通信要件に従い、各ネットワーク構成パターンに対応の転送ルールを算出する（ステップＳ７）。転送ルールは、送信タイミング、通過するスイッチのルーティングおよびフレームの伝送の優先度などを含む。算出された各ネットワーク構成パターンに対応の転送ルールは、サポート装置５００を介して表示される。
　ＣＰＵ１０２は、算出した転送ルールを採用するか否かを、サポート装置５００からのユーザ指示に従い判断する（ステップＳ８）。ＣＰＵ１０２は、算出した転送ルールを採用すると判断すると（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ９に移行するが、算出した転送ルールを採用しないと判断すると（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１に戻り、以降の処理が上述と同様に実施される。
　ステップＳ９では、ＣＰＵ１０２は、サポート装置５００から受付けたユーザ操作内容に従い、各ネットワーク構成の変化検知ルールを作成する（ステップＳ９）。
　ＣＰＵ１０２は、各ネットワーク構成パターンの転送ルールを各デバイス２００に配信するとともに、自装置の不揮発性記憶領域、例えばストレージ１０６に格納する（ステップＳ１１）。各デバイス２００は、制御装置１００からの転送ルールを受信し、受信した転送ルールを不揮発性記憶領域、例えばストレージ２０６に格納する。
　また、ＣＰＵ１０２は、変化検出ルールを予め定められたデバイス２００に送信する（ステップＳ１３）。予め定められたデバイス２００は、例えば図２で説明したようなデバイス２００Ｒを含むユニットが着脱自在に装着されるような通信装置である。
　これにより、ネットワーク２の各通信装置は、各ネットワーク構成パターンに対応した転送ルールを取得することができる。また、予め定められたデバイス２００は、変化検出ルールを取得することができる。
　＜Ｉ．変化検出ルール＞
　図７は、本実施の形態に係る変化検出ルール６０の一例を模式的に示す図である。変化検出ルール６０は、予め定められたデバイス２００に配信される。予め定められたデバイス２００は、新たなデバイスを有したユニットが装着されるようなネットワーク構成での分岐点になり得るデバイス２００である。例えば、図２の場合、予め定められたデバイス２００は、デバイス２００Ｘである。
　本実施の形態では、通信装置（制御装置１００またはデバイス２００）は、データを転送するポートにユニットが着脱自在に装着され得る。ユニットが脱着されると、当該ポートの電位（レベル‘High’または‘Low’）は変化する。したがって、通信装置は、ユニットが装着されたか否かを、ポートの電位の変化から検出することができる。
　図７を参照して、変化検出ルール６０は、複数のパターン６２と、各パターン６２に関連付けられた転送ルール６３の情報を含む。パターン６２は、予め定められた通信装置が備える各ポートにユニットが装着された場合におけるポートの電位の変化パターンを含む。転送ルール６３は、ユニットが装着された場合に変化後のネットワーク構成に適用されるべき転送ルールを示す。
　本実施の形態では、電位の変化パターンは、装着されるユニットの種類により相違する。したがって、予め定められた通信装置は、自装置のポートに電位の変化があったとき、変化パターンを判定し、判定した変化パターンと、変化検出ルール６０の各パターン６２のパターンとを照合（比較）する。当該通信装置は、照合（比較）の結果に基づきし、変化パターンに一致するパターン６２を特定する。当該通信装置は、特定ができたとき、特定されたパターン６２に関連付けられた転送ルール６３を、通知Ｎによって配信するべき切替先転送ルール８６と決定することができる。
　＜Ｊ．転送ルール＞
　図８は、本実施の形態に係る転送ルールの一例を模式的に示す図である。本実施の形態では、転送ルールは、例えば、伝送経路を設定するためのフレームのルーティング情報、伝送のための通信帯域の設定に関する通信のタイミング（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖの場合は、ゲートのアクティブタイミング）等のルールを含み得る。
　図９は、図８の転送ルールを説明するためのネットワーク構成の一例を模式的に示す図である。図９のネットワーク構成では、斜線で示すデバイス２００を中心にして、複数の通信装置（制御装置１００またはデバイス２００）の接続関係が模式的に示されている。中心のデバイス２００は、ネットワーク２を介してフレームを送受信するポートとして、例えばポートＰ１、Ｐ２およびＰ３を備える。また、ポートＰ３側に接続された通信装置「Ａ２」は、制御装置１００に相当する。
　図９のネットワーク構成パターンの場合、図５のステップＳ７で、中心のデバイス２００に対して、例えば図８の転送ルール７０が作成され得る。図８を参照して、転送ルール７０は、ネットワーク構成から抽出される送信元７１と送信先７２からなる複数のフロー７６のうち、中心のデバイス２００を経由する１つ以上のフロー７６のそれぞれに関連付けて、フレームのルーティング情報に関する出力ポート７３の指定、ならびに通信のタイミングに関する優先順位７４およびゲート時間７５を有する。
　出力ポート７３は、当該フロー７６で伝送されるフレームをネットワーク２に送出する場合に使用するべき出力ポートの識別子を示す。優先順位７４およびゲート時間７５は、ネットワーク２が有する通信帯域において、制御系データの通信帯域が最優先で確保されるように設定される。具体的には、本実施の形態では、制御系データが、他の情報（制御情報系データおよび情報系データなど）よりも優先的に伝送されるように、転送ルール７０が設定される。より具体的には、優先順位７４は、対応の出力ポートが割当てられたフローのうち、制御系データを伝送するフロー７６、すなわち送信元７１が制御装置１００（図９の通信装置Ａ）であるフロー７６に対し、最優先度が割当てられる。なお、他のフロー７６の優先度は、例えば伝送されるデータサイズまたは周期などに従い、以降の優先度が順に割当てられる。また、「フロー７６に対し最優先度が割当てられる」とは、フロー７６の優先度は、複数のフロー７６の中で最も高い優先度に設定されことを意味する。すなわち、最優先度が割当られたフロー７６に対しては、データ伝送のための通信帯域が他のフローよりも最も先に確保される。
　ゲート時間７５は、対応の出力ポートに接続される出力ゲートをアクティブにする時間の長さを示す。出力ゲートがアクティブにされると、当該出力ゲートから、対応のポートを介してネットワーク２にフレームが送出される。ゲート時間７５は、対応の優先順位７４が高いほど長い時間が設定される。
　このように、転送ルール７０は、通信装置（デバイス２００または制御装置１００）からフレーム（データに相当）を、他の通信装置に転送するための伝送経路（フロー７６）を設定するための経路ルールを含み得る。また、この経路ルールは、フレーム（データ）の送信元７１および送信先７２に基づき、複数のポート１～ポート３のうちの１を特定するルールを含む。
　転送ルール７０は、ネットワーク２が有する通信帯域において、フレーム（データ）を伝送する通信帯域を設定するための帯域ルールとして、優先順位７４およびゲート時間７５を含む。そして、この帯域ルールは、ネットワーク２が有する通信帯域において、制御系データの通信帯域を最優先で確保するルールを含む。
　なお、図９のネットワーク構成は単なる例示であるから、このネットワーク構成に対応して作成される図８の転送ルール７０もまた例示にすぎない。また、転送ルール７０の形式は、各フロー７６に、出力ポート７３、優先順位７４およびゲート時間７５が関連付けられればよく、関連付けは図８のような表形式に限定されない。
　＜Ｋ．通信装置における転送制御＞
　図１０は、本実施の形態に係る通信装置の構成のうち、主に、データ転送制御に関する回路３００の一例を示す模式図である。回路３００は、ネットワーク２を介して入来するデータ（フレーム）を、複数の転送ルール７０のうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段に相当する。
　図１０では、通信装置（制御装置１００またはデバイス２００）の送信回路１１５（２１３）には、複数のポート回路１４０－１～１４０－Ｎが接続されている。ここでは、説明を簡単にするために、ポート回路１４０－１、１４０－２および１４０－３の３つを例示するが、ポート数は３個に限定されない。以下では、ポート回路１４０－１～１４０－Ｎを「ポート回路１４０」と総称することもある。
　制御装置１００のプロセッサ１０２は、ストレージ１０６に格納されているシステムプログラム１０７およびユーザアプリケーションプログラム１０８をメモリ１０４に読み出して実行することで、各種処理を実現する。メモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）やＳＲＡＭ（Static　Random　Access　Memory）などの揮発性記憶装置からなる。ストレージ１０６は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置からなる。ストレージ１０６には、制御装置１００の各部を制御するためのシステムプログラム１０７に加えて、制御対象などに応じて設計されるユーザアプリケーションプログラム１０８が格納される。
　デバイス２００のプロセッサ２０２は、ストレージ２０６に格納されているアプリケーションプログラム２０８をメモリ１０４に読み出して実行することで、各種処理を実現する。メモリ２０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）やＳＲＡＭ（Static　Random　Access　Memory）などの揮発性記憶装置からなる。ストレージ２０６は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置からなる。ストレージ２０６には、デバイス２００の各部を制御するための制御プログラムに加えて、転送ルール７０に従う転送制御を実施するためのアプリケーションプログラム２０８が格納される。
　図１０を参照して、通信装置は、フレーム８００を転送するために、タイミング制御回路１２４、ポート回路１４０－１，１４０－２，１４０－３、送信すべきフレーム８００を受付ける受付回路１３０、転送制御回路１４７、およびルール切替回路１４８を備える。ポート回路１４０－１，１４０－２，１４０－３は、送信回路１１５（２１３）が有するポート１４１－１～１４１－３にそれぞれ対応して備えらえる。ストレージ１０６（２０６）において転送ルール７０Ａ，７０Ｂは、タイミング制御回路１２４および転送制御回路１４７により読出し可能に格納されている。これら回路は、ＡＳＩＣ（application　specific　integrated　circuit）またはＦＰＧＡ（field-programmable　gate　array）などのハードワイヤードな構成（ハードウェア実装）としてもよいし、プロセッサがプログラムを実行することで必要な機能を提供するように構成（ソフトウェア実装）としてもよい。さらに、ハードウェア実装とソフトウェア実装とを組み合わせた実装形態を採用してもよい。通信装置の用途や要求されるスペックなどに応じて、適宜最適な実装形態が採用される。
　通信装置が、フレーム８０１を受信したとき、ルール切替回路１４８は、ストレージ１０６（２０６）に格納されている転送ルール７０Ａ，７０Ｂのうち、フレーム８０１の通知Ｎの切替先転送ルール８６が示す方の転送ルールを読出し可能状態に設定し、他方を読出し不可能状態に設定する。また、この設定は、タイマ１０１（２０１）が当該通知Ｎの切替時間８５を計時したときに実施する。したがって、ネットワーク構成に変化があるとき、全ての通信装置において、当該変化後のネットワーク構成パターンに対応した転送ルールに同時に切替えることができる。なお、本実施の形態では、切替先転送ルール８６が示す転送ルール７０Ａ，７０Ｂのうちの一方のみを読出し可能状態に設定し他は読出し不可能状態に設定することで、転送ルールの切替がなされるとしているが、切替方法は、この方法に限定されない。
　上記の転送ルールの切替により、例えば転送ルール７０Ａの方に切替られたケースを説明する。
　図１１は、図１０に示すポート回路１４０のより詳細な構成の一例を示す模式図である。図１１を参照して、ポート回路１４０の各々は、複数の入力ゲート１２１－１～１２１－Ｍ（以下、「入力ゲート１２１」と総称することもある。）と、複数のキュー１２２－１～１２２－Ｍ（以下、「キュー１２２」と総称することもある。）と、複数の出力ゲート１２３－１～１２３－Ｍ（以下、「出力ゲート１２３」と総称することもある。）を含む。受付回路１３０は、フレーム８００を受付けると、受付けたフレーム８００を全てのポート回路１４０に出力する。また、送信回路１１５（２１３）は、各ポート回路１４０から出力されたフレーム８００を、当該ポート回路１４０に対応のポート１４１を介してネットワーク２に送出する。図１１では、入力ゲート１２１－１，１２１－２および１２１－３、キュー１２２－１、１２２－２および１２２－３、ならびに出力ゲート１２３－１、１２３－２および１２３－３が示される。なお、入力ゲート１２１、キュー１２２および出力ゲート１２３は、それぞれ、図１１では３台としているが、３台に限定されない。
　図１１を参照して、ポート回路１４０の各々には、入力ゲート１２１と、キュー１２２と、出力ゲート１２３とからなる複数のフレームを順次記憶する回路が実装されている。各ポート回路１４０においては、複数のキュー１２２に対して、フレーム８００がキューイングされるとともに、各キュー１２２から出力されるタイミングが制御される。
　転送制御回路１４７は、受付回路１３０が受付けたフレーム８００の送信元８２と送信先８３と、転送ルール７０Ａの各フロー７６とを照合する。転送制御回路１４７は、照合の結果が一致を示すフロー７６に関連付けられた出力ポート７３と優先順位７４を読出し、読出された出力ポート７３に従い、複数のポート回路１４０のうちの１つを特定し、特定されたポート回路１４０の入力ゲート１２１のうちの１つを、優先順位７４に従い選択し、選択された入力ゲート１２１をアクティブにする。受付回路１３０で受付けされたフレーム８００は、特定されたポート回路１４０のアクティブにされた入力ゲート１２１に接続されているキュー１２２に順次格納される。
　タイミング制御回路１２４は、転送ルール７０Ａの各出力ポート７３の優先順位７４とゲート時間７５を参照して、各ポート回路１４０において、当該ポート回路１４０の出力ゲート１２３－１～１２３－Ｍのうちの１つを優先順位７４に従い順番に選択し、選択された出力ゲート１２３を対応のゲート時間７５が示す時間だけアクティブにするようなスケジューリングを実施する。このスケジューリングにおけるアクティブ時間の長さは、時刻同期しているタイマ１０１またはタイマ２０１により計時される。
　図１２は、本実施の形態に係るフレーム転送のスケジューリングを模式的に示す図である。上記のタイミング制御回路１２４のスケジューリングによれば、予め定められたシステム周期Ｔｓに対して、各ポート回路１４０において、キュー１２２－１～１２２-Ｍに格納されたフレーム８００のうち、最優先に設定されたフロー７６のフレーム８００を格納しているキュー１２２のフレーム８００が最優先でネットワーク２に送出される。したがって、図１２（Ａ）に示すように、各ポート回路１４０では、出力ゲート１２３－１が最も長い時間ｔ１（＞ｔ２＞ｔ３）に亘ってアクティブにされる。また、図１２（Ｂ）のように、出力ゲート１２３－２はシステム周期Ｔｓの残り時間（Ｔｓ－ｔ１）のうちの時間ｔ２に亘ってアクティブにされる。さらに図１２（Ｃ）のように、出力ゲート１２３－３はシステム周期Ｔｓの残り時間（Ｔｓ－ｔ１－ｔ２）のうちの時間ｔ３に亘ってアクティブにされる。
　このように、各システム周期Ｔｓにおいて、最優先に伝送されるべきフローのデータ、すなわち制御系データの通信帯域が確実に確保される。これにより、製造装置または生産設備に、制御装置１００からシステム周期Ｔｓで制御系データを伝送することが保証され得る。
　＜Ｌ．ネットワーク構成の変化の検出＞
　図１３は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を検出する回路の一例を模式的に示す図である。図１４は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化の検出と転送ルール切替のシーケンスの一例を模式的に示す図である。図１３の回路は、各デバイス２００に備えられる。図１３を参照して、デバイス２００の構成は、図３の構成に検出部１９を追加した構成であるが、図３では、説明のために、検出部１９と関連する周辺回路のみを示し、他の回路の図示を省略している。
　図１３を参照して、検出部１９は、デバイス２００が有するフレーム８００（８０１）を入出力し得るポート群１０の各ポートの電位を検出し、検出結果をプロセッサ２０２に出力する。なお、このポート群１０は、図１０のポート１４１も含み得る概念である。
　図１４を参照して、プロセッサ２０２は、検出部１９の検出結果が示すポート群１０の各ポートの電位（レベル‘High’または‘Low’）のパターンが変化したか否かを判断する（ステップＴ１）。変化したと判断すると、プロセッサ２０２は、検出された電位の変化パターンに一致するパターン６２に関連付けられた転送ルール６３を、変化検出ルール６０から読出す。プロセッサ２０２は、読出された転送ルール６３を切替先転送ルール８６とした通知Ｎを有するフレーム８０１を作成し、各デバイス２００に宛ててネットワーク２に送出する（ステップＴ２）。
　他の各デバイス２００と制御装置１００は、フレーム８０１を受信すると（ステップＴ３）、フレーム８０１の切替時間８５を計時する（ステップＴ４）。切替時間８５が計時されたとき、ルール切替回路１４８は切替先転送ルール８６に従い、転送ルールを切替える（ステップＴ５）。また、通知Ｎの送信元であるデバイス２００においても、図１３のプロセッサ２０２は、切替時間８５を計時し（ステップＴ６）、切替時間８５が計時されたとき、自装置のルール切替回路１４８は転送ルールを切替先転送ルール８６に従い切替える（ステップＴ７）。
　このような切替時間８５の計時（ステップＴ４およびＴ６）は、時刻同期したタイマを用いてなされるので、ネットワーク２に接続された全ての通信装置（デバイス２００および制御装置１００）は、自律的に、切替先転送ルール８６に従い転送ルールを同時に切替えることができる。
　なお、転送ルール７０は、各フローで伝送されるデータの種類（制御系データ、情報系データ、制御情報系データ等）に従い設定されてもよい。また、データの種類により、優先順位を設定してもよい。
　＜Ｍ．付記＞
　上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
［構成１］
　ネットワーク（２）に複数の通信装置（１００，２００）が接続された通信システム（１）であって、
　前記複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置は、
　前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルール（７０Ａ，７０Ｂ）を格納するルール格納手段（１０６，２０６）と、
　前記ネットワークを介して入来するデータ（８００）を、前記複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段（３００）と、
　外部から通知（Ｎ）を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段（１４８）を、備える、通信システム。
［構成２］
　前記複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、前記通知は、前記１の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報（８５）を含む、構成１に記載の通信システム。
［構成３］
　前記通知は、切替先の転送ルールを示す情報を含む、構成１または２に記載の通信システム。
［構成４］
　前記ネットワーク上の前記複数の通信装置の接続態様を示すネットワーク構成に変化があったとき、前記通知を、前記ネットワークに伝送する、構成１から３のいずれか１に記載の通信システム。
［構成５］
　前記複数の通信装置のうちの他の通信装置は、前記ネットワーク構成の変化を検出したとき、前記通知を、前記ネットワークを介してブロードキャストする、構成４に記載の通信システム。
［構成６］
　前記転送ルールは、
　前記入来するデータを、他の前記通信装置に転送するための前記ネットワークにおける伝送経路を設定するための経路ルール（７６）を含む、構成１から５のいずれか１に記載の通信システム。
［構成７］
　前記入来するデータを、前記ネットワークに送出する複数のポート（１４１－１～１４１－３）を、さらに備え、
　前記複数のポートは、複数の前記伝送経路にそれぞれ対応し、
　前記経路ルールは、
　前記入来するデータの送信元および送信先から、前記複数のポートのうちの１を特定するルール（７３）を含む、構成６に記載の通信システム。
［構成８］
　前記転送ルールは、
　前記ネットワークが有する通信帯域において、前記データを伝送する通信帯域を設定するための帯域ルール（７４）を含む、構成１から７のいずれか１に記載の通信システム。
［構成９］
　前記ネットワークは、製造装置または生産設備を制御するデータを伝送するネットワークを含み、
　前記帯域ルールは、
　前記ネットワークが有する通信帯域において、前記制御するデータの通信帯域を確保するルールを含む、構成８に記載の通信システム。
［構成１０］
　通信システム（１）にネットワーク接続される通信装置（１００，２００）であって、
　前記ネットワークを介して他の通信装置にデータを転送するための複数の転送ルール（７０）を格納するルール格納手段（１０６，２０６）と、
　前記ネットワークを介して入来するデータ（８００）を、前記複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段（３００）と、
　外部から通知（Ｎ）を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段（１４８）を、備える、通信装置。
［構成１１］
　ネットワーク（２）に複数の通信装置（１００，２００）が接続された通信システム（１）における通信方法であって、
　前記複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置が、
　前記ネットワークを介して入来するデータ（８００）を、前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルール（７０）のうちの１の転送ルールに従い転送するステップと、
　外部から通知（Ｎ）を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるステップとを備える、通信方法。
　＜Ｎ．利点＞
　実施の形態の背景として、製造装置または生産設備の生産ラインでは、コントローラ、ロボット、入出力機器（センサ等）およびサーボがネットワークを介して接続される構成を採用する。工程（段取り）の変化に応じて、ロボットのアームの先に接されるユニットが切換えられる場合がある。これによりネットワーク構成が変化し得る。この切替えは、短時間（例えば１秒）内で完了することが望ましく、ネットワークにおける経路選択などデータの転送ルールも変化後のネットワーク構成に適合させることが要求される。
　しかし、従来技術では、変化後のネットワーク構成に適合したコンフィグレーションの計算等を改めて実施する必要があり、変化後のネットワーク構成で通信を確立するまでに時間を要していた。また、予め変化が想定されるネットワーク構成のうち、最も接続デバイス数が多いネットワーク構成に合わせた転送ルールを用いることも想定され得る。この場合、ネットワーク構成におけるデバイスの接続態様によっては、データ転送に時間がかかる等スケジューリングが最適でないという課題が生じる。
　これに対して、本実施の形態においては、通信装置は、予め複数の転送ルールを格納し、ルール切替回路１４８は、外部から通知Ｎを受信したとき、現在の１の転送ルールを他の転送ルールに切替える。これにより、通信ネットワークにおけるデータの転送ルールを時間およびコストをかけずに柔軟に変更することが可能である。
　また、転送ルールは、想定されるネットワーク構成のそれぞれについて準備されて、格納される。これにより、ネットワーク構成の変化が通知されたときは、変化後のネットワーク構成に対応の転送ルールに従うデータ転送を実施することができて、転送におけるスケジューリングの最適化が可能となり得る。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　通信システム、２　ネットワーク、１９　検出部、６０　変化検出ルール、７０，７０Ａ，７０Ｂ，Ａ，Ｂ　転送ルール、７４　優先順位、７５　ゲート時間、８５　切替時間、８６　切替先転送ルール、１００　制御装置、１０２，２０２　プロセッサ、１４７　転送制御回路、１４８　ルール切替回路、２００　デバイス、５００　サポート装置、８００，８０１　フレーム、Ｎ　通知、Ｔｓ　システム周期、ｔ１，ｔ２，ｔ３　時間。

Claims (11)

  1. 　ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムであって、
    　前記複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置は、
    　前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、
    　前記ネットワークを介して入来するデータを、前記複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、
    　外部から通知を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える、通信システム。
  2. 　前記複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、
    　前記通知は、前記１の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報を含む、請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記通知は、切替先の転送ルールを示す情報を含む、請求項１または２に記載の通信システム。
  4. 　前記ネットワーク上の前記複数の通信装置の接続態様を示すネットワーク構成に変化があったとき、前記通知を、前記ネットワークに伝送する、請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
  5. 　前記複数の通信装置のうちの他の前記通信装置は、前記ネットワーク構成の変化を検出したとき、前記通知を、前記ネットワークを介してブロードキャストする、請求項４に記載の通信システム。
  6. 　前記転送ルールは、
    　前記入来するデータを、他の前記通信装置に転送するための前記ネットワークにおける伝送経路を設定するための経路ルールを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システム。
  7. 　前記通信装置は、前記入来するデータを、前記ネットワークに送出する複数のポートを、さらに備え、
    　前記複数のポートは、複数の前記伝送経路にそれぞれ対応し、
    　前記経路ルールは、
    　前記入来するデータの送信元および送信先から、前記複数のポートのうちの１を特定するルールを含む、請求項６に記載の通信システム。
  8. 　前記転送ルールは、
    　前記ネットワークが有する通信帯域において、前記データを伝送する通信帯域を設定するための帯域ルールを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の通信システム。
  9. 　前記ネットワークは、製造装置または生産設備を制御するデータを伝送するネットワークを含み、
    　前記帯域ルールは、
    　前記ネットワークが有する通信帯域において、前記制御するデータの通信帯域を確保するルールを含む、請求項８に記載の通信システム。
  10. 　通信システムにネットワーク接続される通信装置であって、
    　前記ネットワークを介して他の通信装置にデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、
    　前記ネットワークを介して入来するデータを、前記複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送する転送手段と、
    　外部から通知を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段を、備える、通信装置。
  11. 　ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムにおける通信方法であって、
    　前記複数の通信装置の少なくとも１つの通信装置が、
    　前記ネットワークを介して入来するデータを、前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールのうちの１の転送ルールに従い転送するステップと、
    　外部から通知を受信したとき、前記１の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるステップとを備える、通信方法。
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