WO2021005636A1 - 通信装置およびデータ収集システム - Google Patents

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WO2021005636A1
WO2021005636A1 PCT/JP2019/026795 JP2019026795W WO2021005636A1 WO 2021005636 A1 WO2021005636 A1 WO 2021005636A1 JP 2019026795 W JP2019026795 W JP 2019026795W WO 2021005636 A1 WO2021005636 A1 WO 2021005636A1
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WO
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data
transmission
communication
connection device
cycle
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/026795
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English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 安味
嗣也 大石
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/026795 priority patent/WO2021005636A1/ja
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Priority to JP2019572256A priority patent/JP6732147B1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
    • H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
    • H04L47/628—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders based on packet size, e.g. shortest packet first
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/25—Flow control; Congestion control with rate being modified by the source upon detecting a change of network conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom

Definitions

  • This application relates to communication devices and data collection systems.
  • It consists of a lower-level connection device that detects and outputs data about an object, a communication device that acquires data from the lower-level connection device and sends it to the higher-level connection device, and a higher-level connection device that receives data from the communication device.
  • Data collection systems are known.
  • the lower connection device is a sensor that detects data related to this motor.
  • the sensor is a vibration sensor that detects the vibration of the motor, an acceleration sensor that detects the acceleration, or the like.
  • a communication device is a device that acquires data from those sensors.
  • the host device is a device that calculates the failure probability of the motor from the sensor data received from the communication device and notifies an alarm when there is a high possibility that the motor has failed. With such a configuration, the data collection system can detect and notify the motor failure in advance.
  • a communication device transmits data to a host device at a transmission cycle of a fixed time interval.
  • the communication cycle of the lower connection device connected to the communication device is longer than the transmission cycle, the communication device may repeatedly transmit the same data from the lower connection device to the upper connection device.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing the transmission of the same data and improving the communication efficiency between the host device and the communication device.
  • the host device determines whether or not the data received from the communication device has been changed from the previously received data, and changes the transmission cycle of each communication device depending on whether or not the data is changed. Specifically, the transmission cycle of the communication device whose data has not been changed is made longer than before, and the transmission cycle of the communication device whose data has been changed is made shorter than before. Therefore, it is possible to reduce the frequency with which the communication device transmits the same data to the host device. Since the host device optimizes the transmission cycle of the communication device based on the data update cycle of the communication device, the communication efficiency between the host device and the communication device can be improved.
  • the host device determines whether or not data is updated from the communication device. Therefore, the data update cycle of the communication device acquired by the upper connection device is the data update cycle of the lower connection device having the shortest data update cycle.
  • the communication cycle of the lower connection device becomes the update cycle of the data of the lower connection device. Therefore, when a plurality of lower connection devices are connected to the communication device, the same data of the lower connection device having a long communication cycle is also transmitted to the upper connection device according to the lower connection device having the shortest communication cycle. ..
  • the present application is for solving the above-mentioned problems, and when a plurality of lower connection devices are connected to the communication device, the communication device and data for improving the communication efficiency between the communication device and the higher connection device.
  • the purpose is to provide a collection system.
  • the communication device of the present application is a transmission that is a time interval in which an acquisition unit that acquires data from a plurality of lower connection devices and data acquired by the acquisition unit from a plurality of lower connection devices are collectively transmitted as transmission data to the upper connection device. It includes a transmission setting unit that sets the cycle to be equal to or longer than the longest communication cycle among the communication cycles of a plurality of lower connection devices, and a transmission unit that transmits transmission data to the upper connection device in the transmission cycle set by the transmission setting unit. ..
  • the transmission cycle in which the communication device collectively transmits the data acquired from the lower connection device to the upper connection device is set to be longer than the longest communication cycle among the plurality of lower connection devices.
  • the number of times data is transmitted from the communication device to the higher-level connection device per unit time can be reduced, and the communication efficiency between the higher-level connection device and the communication device can be improved.
  • the communication efficiency between the higher-level connection device and the communication device can be improved.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the data collection system of the first embodiment.
  • the data collection system is composed of a plurality of lower connection devices 100 connected by a network, a communication device 200, and a higher connection device 300.
  • communication devices 200A and 200B are connected to the host device 300.
  • the lower connection devices 100a to 100c are connected to the communication device 200A, and the lower connection devices 100d to 100f are connected to the communication device 200B.
  • the communication device 200A acquires data from the lower connection devices 100a to 100c.
  • the communication device 200B acquires data from the lower connection devices 100d to 100f.
  • the lower connection device is composed of a sensor that detects and outputs data of an object
  • the communication device is composed of a slave device
  • the upper connection device is composed of a master device.
  • the communication protocol used in the data collection system may differ between the lower connection device 100 and the communication device 200, and between the communication device 200 and the upper connection device 300.
  • the lower connection device 100 outputs the data acquired by the communication device 200.
  • This data includes output data, which is data detected for the object, and device information of the lower connection device 100.
  • the output data may be a numerical value or a character string, and is transmitted to the communication device 200 at a fixed communication cycle.
  • the communication cycle may be different for each of the lower connection devices 100.
  • the device information will be described later.
  • the communication device 200 acquires data from a plurality of lower connection devices 100, and collectively transmits the data from the plurality of lower connection devices 100 to the upper connection device 300 as transmission data.
  • the device information of the host device 300 is acquired from the host device 300.
  • a control signal may be received from the host device 300. Details of the communication device 200 and the transmission data will be described later.
  • the host device 300 communicates with the communication device 200, transmits the device information of the host device 300 to the communication device, and acquires the transmission data from the communication device 200.
  • the host device 300 may store and analyze transmission data, and may transmit a control signal to the communication device 200.
  • the host device 300 communicates with the communication device 200 at a constant communication cycle.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the communication device 200 according to the first embodiment of the present application.
  • FIG. 2 shows a part of the configuration of the data collection system shown in FIG.
  • the communication device 200 includes an acquisition unit 210, a memory unit 220, a transmission setting unit 230, a transmission unit 240, and a notification unit 250. The details of each function will be described below.
  • the acquisition unit 210 acquires data from the lower connection device 100.
  • the acquisition unit 210 includes a lower connection unit 211, a lower communication protocol conversion function unit 212, and a lower connection device information acquisition unit 213.
  • a plurality of lower connection devices 100 are connected to the lower connection unit 211 to communicate with the lower connection device 100. Specifically, it is a LAN port, a USB port, or the like.
  • the lower communication protocol conversion function unit 212 converts the communication protocol of the data of the lower connection device 100 acquired by the lower connection unit 211.
  • the lower communication protocol conversion function unit 212 may not be provided if conversion of the communication protocol is unnecessary.
  • the lower connection device information acquisition unit 213 acquires the device information of the lower connection device 100.
  • This device information is the communication cycle of each lower connection device 100 and the data size of the output data.
  • the communication cycle may be acquired as communication cycle information from the lower connection device 100, or may be acquired by measuring the communication interval from the lower connection device 100.
  • the set communication cycle may be acquired from the upper connection device 300 or the communication device 200.
  • the data size of the output data is the capacity of the output data transmitted from the lower connection device 100 for each communication cycle, and is indicated in units such as bytes.
  • the data size may be acquired as data size information from the lower connection device 100, or may be acquired by measuring the data size of the output data from the lower connection device 100. Alternatively, when the upper connection device 300 or the communication device 200 sets the data size of the lower connection device 100 in advance, the set data size may be acquired.
  • the acquisition unit 210 may use the lower communication protocol conversion function unit 212 and the lower connection device information acquisition unit 213. It does not have to be provided.
  • the transmission unit 240 communicates with the upper connection device 300, and collectively transmits the data acquired from the lower connection device 100 as transmission data. Although it is referred to as a transmission unit 240 for convenience, information from the host connection device 300 may be received.
  • the transmission unit 240 includes a higher-level connection unit 241, a higher-level communication protocol conversion function unit 242, and a higher-level connection device information acquisition unit 243.
  • the upper connection device 300 is connected to the upper connection unit 241 and communicates with the upper connection device 300.
  • the upper communication protocol conversion function unit 242 converts the communication protocol of the data acquired by the upper connection unit 241 from the upper connection device 300 and the data transmitted to the upper connection device 300.
  • the upper communication protocol conversion function unit 242 may not be provided if conversion of the communication protocol is unnecessary. Further, the lower communication protocol conversion function unit 212 and the upper communication protocol conversion function unit 242 may be combined into one configuration.
  • the upper connection device information acquisition unit 243 acquires the device information of the upper connection device 300.
  • This device information is the communication cycle of the host device 300 and the data size of the transmission data that can be received by the host device 300.
  • the communication cycle may be acquired from the host device 300 as communication cycle information, or may be obtained by measuring the communication interval with the host device 300. For example, when a specific frame is transmitted from the host device 300 every cycle, it can be calculated from the time interval at which the frame is received. Alternatively, when the host device 300 or the communication device 200 sets the communication cycle between the host device 300 and the communication device 200 in advance, the set communication cycle may be acquired.
  • the data size of the transmission data that can be received by the upper connection device 300 is the capacity of the transmission data that can be transmitted to the upper connection device 300 for each communication cycle, and is indicated in units such as bytes.
  • the data size is acquired as data size information from the host device 300. Alternatively, when the host device 300 or the communication device 200 sets the data size of the receivable transmission data of the host device 300 in advance, the set data size may be acquired.
  • the transmission setting unit 230 does not use the device information of the upper connection device 300 when setting the transmission cycle, the upper connection device information acquisition unit 243 may not be provided.
  • the memory unit 220 holds the data acquired from the lower connection device 100 and the upper connection device 300.
  • the memory unit 220 is a volatile memory or the like that can temporarily hold data.
  • the memory unit includes a device information holding unit 221 and an output data holding unit 222.
  • the device information holding unit 221 holds the device information acquired by the lower connection device information acquisition unit 213 and the upper connection device information acquisition unit 243.
  • the device information holding unit 221 holds the device information so that it can be identified which lower connection device 100 or upper connection device 300 is the information to be held. For example, identification information for identifying a device is stored in association with the device information.
  • the identification information is the MAC address of the device acquired from the lower connection device 100 or the upper connection device 300, or the name of the device set in advance by the communication device 200. If the communication device 200 can determine the device information other than the identification information, the identification information may not be used. For example, if the communication device 200 can acquire the acquired data in association with the port for acquiring the data, the identification information is unnecessary.
  • FIG. 3 shows an example of device information held in the device information holding unit 221.
  • FIG. 3 is a diagram showing device information held in the device information holding unit 221 of the communication device 200A.
  • the identification information of the lower connection devices 100a to 100c, the communication cycle [ms], and the data size [byte] of the output data are stored in association with each other.
  • the identification information of the upper connection device 300, the communication cycle [ms], and the data size [byte] of the transmission data that can be received by the upper connection device 300 are stored in association with each other.
  • the output data holding unit 222 holds the output data acquired from the lower connection device 100 for at least a time until it is transmitted to the upper connection device 300.
  • the memory unit 220 can hold the device information of the lower connection device 100, the device information of the upper connection device 300, and the output data, the device information holding unit 221 and the output data holding unit 222 are not provided as their respective configurations. You may.
  • the transmission setting unit 230 sets the transmission of data to the host device 300 based on the device information held by the device information holding unit 221.
  • the transmission setting unit 230 sets a transmission cycle, which is a time interval for collectively transmitting the data acquired by the acquisition unit 210 to the upper connection device 300 as transmission data, using the communication cycle of the lower connection device. Further, the output data of the lower connection device 100 included in the transmission data may be set.
  • the transmission setting unit 230 includes a lower connection device detection unit 231, a transmission cycle calculation unit 232, a holding data size calculation unit 233, a transmission data size calculation unit 234, and a memory diagnosis unit 235.
  • the lower connection device detection unit 231 refers to the device information of the lower connection device 100 held by the device information holding unit 221 and detects the lower connection device 100 connected to the communication device 200. Further, even after the start of data collection, it is detected whether or not there is a change in the device information of the lower connection device 100 held by the device information holding unit 221. Note that this method can be used when the lower connection device 100 and the communication device 200 are connected to the network.
  • the communication device 200 may periodically request a response to see if each lower connection device 100 is connected, and detect detachment based on the presence or absence of the response.
  • the communication device 200 connects to the lower connection device 100 by Point To Point, it is determined whether the lower connection device 100 is connected to all the ports of the communication device 200 via the lower connection unit 211.
  • a command that 100 can recognize is thrown, and it is judged by the presence or absence of a response.
  • a response may be requested periodically, and detachment may be detected based on the presence or absence of the response. If a command requesting a response is periodically transmitted to a port that has not been connected from the beginning, the connection of a new lower connection device 100 can be detected depending on the presence or absence of a response.
  • the transmission cycle calculation unit 232 calculates the transmission cycle in which the data acquired by the communication device 200 to the higher-level connection device 300 is collectively transmitted as transmission data.
  • the transmission setting unit 230 sets the transmission cycle calculated by the transmission cycle calculation unit 232 as the transmission cycle.
  • the transmission cycle is set as the communication cycle of the upper connection device 300. This is because the transmission cycle cannot be shorter than the communication cycle of the host device 300.
  • the communication cycle of the lower connection device 100 is equal to or longer than the communication cycle of the upper connection device 300
  • the communication cycle of the lower connection device 100 which is the longest among the connected lower connection devices 100, is set as the transmission cycle.
  • output data for one communication cycle from the lower connection device 100 can be acquired and transmitted as transmission data. This is because if the transmission cycle is shorter than the longest communication cycle of the lower connection device 100, the data of the lower connection device 100 is repeatedly transmitted to the upper connection device 300.
  • the transmission cycle is set as the communication cycle of the upper connection device 300, but even in this case, the transmission cycle is the longest lower. It can be said that the communication cycle of the connected device 100 is longer than that. Therefore, since the communication device 200 sets the transmission cycle to be equal to or longer than the communication cycle of the lower connection device 100 having the longest transmission cycle, the same unnecessary data from the lower connection device 100 is not repeatedly transmitted to the upper connection device 300. Therefore, the communication efficiency between the host device 300 and the communication device 200 can be improved.
  • the transmission cycle is set. It may be a longer time. By lengthening the transmission cycle, the frequency of data transmission from the communication device 200 to the higher-level connection device 300 is reduced, so that the communication efficiency between the higher-level connection device 300 and the communication device 200 can be further improved.
  • the transmission cycle be the least common multiple of the communication cycle of all the connected lower-level connected devices 100. The reason will be explained below.
  • the number of output data of each lower connection device 100 included in the transmission data is hereinafter referred to as the number of data sets. If the transmission cycle is not a multiple of the communication cycle of the lower connection device 100, the value obtained by dividing the transmission cycle by the communication cycle of the lower connection device does not become an integer.
  • the transmission setting unit 230 sets each lower connection device 100 of the transmission data.
  • the number of datasets can be fixed. However, in this case, the data size of the output data to be held in the output data holding unit 222 increases.
  • the number of data sets of each lower connection device 100 of the transmission data is not set by the transmission setting unit 230 and the number of data sets of each lower connection device 100 of the transmission data is not constant, the number of data sets of the lower connection device 100 is not constant. Varies with each transmission cycle. Therefore, the data size of the transmitted data also fluctuates.
  • the data size of the transmission data fluctuates, it is necessary to secure the size of the frame of the transmission data and the size of the output data holding unit 222 so that the transmission data having the maximum expected data size can be transmitted. If it cannot be secured, a situation may occur in which transmission data with a large number of data sets cannot be transmitted, or all output data to be retained cannot be retained and cannot be acquired. Therefore, even if it is used only temporarily, the size of the frame of the transmission data to be secured and the size of the output data holding unit 222 increase.
  • the memory diagnostic unit 235 described later becomes available. It becomes easier to diagnose if there is a problem. If the memory diagnosis unit 235 diagnoses that there is a problem, the data collection system cannot start communication. In this case, it is necessary to change the system configuration, data size, and the like. Alternatively, in order to increase the size of the transmission data frame to be secured and the size of the output data holding unit 222, it is necessary to prepare a higher-performance higher-performance connection device 300 and a communication device 200, which increases the cost of the system. It gets higher.
  • the transmission cycle is the least common multiple of the communication cycle of all the lower connection devices 100
  • the transmission cycle is a multiple of the communication cycle of all the lower connection devices 100, and the value obtained by dividing the transmission cycle by the communication cycle of a certain lower connection device is obtained. It will be an integer. Therefore, since the number of data sets of the lower connection device 100 does not change for each transmission cycle, the data size of the transmission data can be kept constant. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the memory diagnosis unit 235 diagnoses the problem and the communication cannot be started.
  • the transmission cycle is further a multiple of the communication cycle with the host device 300. This is because the communication device 200 can transmit the transmission data to the upper connection device 300 only at the timing when the communication device 200 can transmit the data in the communication cycle with the upper connection device 300. ..
  • the timing at which data can be transmitted is the time during the communication cycle in which the communication device 200 is allowed to transmit data to the host device 300.
  • the transmission cycle calculation unit 232 sets the transmission cycle to the communication cycle of the lower connection device 100c, which is 400 ms.
  • the transmission cycle calculation unit 232 calculates the transmission cycle using the communication cycle of the lower connection device 100 and the upper connection device 300.
  • the holding data size calculation unit 233 calculates the data size of the data to be held by the output data holding unit 222.
  • a method of calculating the data size of the data to be held will be described.
  • the holding data size of each lower connection device 100 is calculated by the following formula 1.
  • the holding data size calculation unit 233 divides the holding data size for each lower connection device 100 by the communication cycle of the lower connection device 100 to obtain the data of the output data of the lower connection device 100. Calculated as the product of sizes
  • the retained data size calculation unit 233 calculates the retained data size for each lower connection device 100.
  • FIG. 4 is a diagram showing the retained data size calculated for each lower connection device 100.
  • the data size of the data to be retained is the sum of the retained data sizes calculated for each lower connection device 100. Therefore, when the retained data size for each lower connection device 100 is the value shown in FIG. 4, the data size of the data to be retained is 40 bytes.
  • the transmission data size calculation unit 234 calculates the data size of the data transmitted from the transmission unit 240 to the host device 300.
  • a method of calculating the data size of the data transmitted from the transmission unit 240 to the host device 300 will be described.
  • the transmission data includes not only the output data for each lower connection device 100 but also additional information such as the amount of data offset, the device data size, and the number of data sets.
  • the transmission data size is larger than the retained data size by the data size of the additional information.
  • the transmission data size of each lower connection device 100 is calculated by the following mathematical formula 2.
  • the data offset amount indicates at which position in the frame of the transmission data the output data of each lower connection device 100 is included.
  • the device data size indicates the value of the data size of the output data of each lower connection device 100.
  • the number of data sets is the number of data of each lower connection device 100 included in the transmission data transmitted by the communication device 200 to the upper connection device 300 in one cycle.
  • the number of data sets is a quotient obtained by dividing the transmission cycle by the communication cycle, and is an integer.
  • the number of data sets calculated by the transmission data size calculation unit is also used for setting transmission data by the transmission setting unit 230.
  • the transmission data size calculation unit 234 calculates for each lower connection device 100.
  • the result of the transmission data size is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the transmission data size calculated for each lower connection device 100.
  • the data size of the transmission data is the sum of the transmission data sizes calculated for each lower connection device 100. Therefore, when the transmission data size for each lower connection device 100 is the value shown in FIG. 5, the data size of the transmission data is 46 bytes.
  • the memory diagnosis unit 235 diagnoses whether there is a problem with the data size calculated by the retained data size calculation unit 233 and the transmission data size calculation unit 234.
  • a diagnosis method by the memory diagnosis unit 235 will be described.
  • the retained data size it is diagnosed whether the sum of the retained data sizes for each lower connection device 100 does not exceed the data size that can be retained by the output data holding unit 222.
  • the transmission data size it is diagnosed whether the sum of the transmission data sizes of each lower connection device 100 does not exceed the data size of the transmission data that can be received by the upper connection device 300. For example, when the retained data size of each lower connection device is the data size shown in FIG. 3, the sum of the retained data sizes is 40 bytes. At this time, if the data size that can be held by the output data holding unit 222 is 40 bytes or more, it is determined that there is no problem. Similarly, regarding the transmission data size, when the transmission data size of each lower connection device is the data size shown in FIG.
  • the sum of the transmission data sizes is 46 bytes.
  • the data size of the transmission data that can be received by the host device 300 is 46 bytes or more, it is determined that there is no problem. As shown in FIG. 3, if the data size that can be received by the host device 300 is 50 bytes, there is no problem even if the sum of the transmitted data sizes is 46 bytes.
  • the value is set as the transmission cycle.
  • the transmission cycle may be set as a longer time interval as long as the retained data size or the transmitted data size does not exceed the allowable data size.
  • the retained data size calculation unit 233, the transmission data size calculation unit 234, and the memory diagnosis unit 235 are not provided when it is not necessary to diagnose whether the retained data size or the transmitted data size does not exceed the allowable data size. May be good.
  • the notification unit 250 is diagnosed by the memory diagnosis unit 235 as having a problem with the data size calculated by the holding data size calculation unit 233 and the transmission data size calculation unit 234, and notifies when the transmission cycle cannot be set as any value. Do. This notification may be visually notified by a display, a miniature bulb, or the like, or may be audibly notified by a buzzer or a voice saying "Error". The notification unit 250 may urge the user to change the system setting or the system configuration by notifying the upper connection device 300 of the error via the upper connection unit 241. If notification is unnecessary, the notification unit 250 may not be provided.
  • the functional block diagram of the communication device 200 is shown in FIG. 2, but the communication cycle of the acquisition unit 210 for acquiring data from the plurality of lower connection devices 100 and the communication cycle of the plurality of lower connection devices 100 is the longest. If a transmission setting unit 230 that sets a transmission cycle equal to or longer than the communication cycle and a transmission unit 240 that transmits transmission data to the upper connection device 300 at the transmission cycle set by the transmission setting unit 230 are provided, the communication with the upper connection device 300 is provided. Communication efficiency with the device 200 can be improved.
  • the host device 300 is shown as a device connected to the communication device 200, but if the transmission data from the communication device 200 can be received, it may be a server on the network.
  • the lower connection device 100 is also shown as a device connected to a port or the like of the communication device 200, a configuration capable of wireless network communication may be used.
  • the lower connection device 100 is shown in FIG. 1 as a configuration in which it is connected to one communication device 200, it may be connected to a plurality of communication devices 200.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the communication device 200 according to the first embodiment of the present application.
  • step S100 it is determined whether the higher-level connected device information acquisition unit 243 has received the communication start instruction from the higher-level connected device 300. Step S100 is repeated until the communication start instruction is received.
  • the process proceeds to step S101, and the host device information acquisition unit 243 acquires the information of the host device 300.
  • the information of the upper connection device 300 is the communication cycle of the upper connection device 300 and the data size of the transmission data that can be received by the upper connection device 300.
  • the acquired information on the higher-level connected device 300 is held in the device information holding unit 221.
  • step S101 the process proceeds to step S102, and the lower connection device information acquisition unit 213 acquires the information of the lower connection device 100.
  • the information of the lower connection device 100 is the communication cycle of the lower connection device 100 and the data size of the output data of the lower connection device 100.
  • the acquired information of the lower connection device 100 is held in the device information holding unit 221.
  • step S102 the process proceeds to step S103, and the transmission setting unit 230 sets the transmission cycle of the transmission data and the transmission data.
  • step S103 first, in order to set the transmission cycle, the lower connection device detection unit 231 detects the connection or disconnection of the lower connection device 100. Subsequently, the transmission cycle calculation unit 232 calculates the transmission cycle. First, the communication cycle of the upper connection device 300 and the communication cycle of the connected lower connection device 100 are acquired. Subsequently, the transmission cycle calculation unit 232 calculates the transmission cycle.
  • FIG. 7 shows an image of a frame of transmitted data.
  • the transmission data includes information on the amount of data offset, the device data size, the number of data sets, and the output data of the lower connection device 100. If the frame of the transmission data is set so that the contents of the frame can be identified in the upper connection device 300, the additional information and output data shown in FIG. 7 can be generated and connected for each lower connection device 100.
  • the format may be such that information about all the lower connection devices 100 is included in each additional information.
  • the retained data size calculation unit 233 calculates the data size of the data to be retained by the output data holding unit 222.
  • the transmission data size calculation unit 234 calculates the data size of the data transmitted from the transmission unit 240 to the host connection device 300.
  • step S104 After setting the transmission cycle and transmission data in step S103, the process proceeds to step S104, and the memory diagnosis unit 235 diagnoses whether there is a problem with the data size calculated by the holding data size calculation unit 233 and the transmission data size calculation unit 234. .. Regarding the diagnosis, the retained data size and the transmitted data size are diagnosed in the same manner as when the transmission cycle is calculated. Here, if either or both of the retained data size and the transmitted data size exceeds the allowable data size, the process proceeds to step S105. In step S105, after receiving the communication start instruction in step S100, it is determined whether or not the transmission data has been transmitted. If the transmission data has not been transmitted even once, the process proceeds to step S106 and the notification unit 250 notifies the error.
  • step S107 the process proceeds from step S105 to step S107.
  • the case of proceeding to step S107 is the case where the lower connection device 100 connected to the communication device 200 is changed after the communication is started, that is, the lower connection device 100 connected to the communication device 200 is different. This is the case when the device is changed to the connected device 100, the lower connected device 100 is newly connected, or the lower connected device 100 is disconnected.
  • the notification unit 250 notifies the error.
  • step S107 the process proceeds to step S108 to return to the transmission cycle before changing the lower connection device 100 and the setting of the transmission data, and data for the lower connection device 100 that has been able to acquire data normally until then.
  • the acquisition and the transmission to the upper connection device 300 are continued.
  • step S108 even if an error occurs due to the attachment / detachment of the lower connection device 100, the communication by data collection up to that point can be continued.
  • step S109 the output data holding unit 222 holds the output data from the lower connection device 100.
  • step S109 the process proceeds to step S110, and the lower connection device detection unit 231 determines whether or not there is a change in the lower connection device 100.
  • the determination in step S110 may be performed at predetermined time intervals, not after step S109.
  • step S110 When the lower connection device detection unit 231 detects that the lower connection device has changed in step S110, the process returns to step S103, and the transmission setting unit 230 sets the transmission cycle and transmission data again.
  • the upper connection device 300 sets the transmission cycle, but in the present application, since the communication device 200 sets the transmission cycle, the attachment / detachment of the lower connection device 100 can be detected by step S110. ..
  • step S111 it is determined whether or not the transmission timing has come.
  • the transmission timing is a time point at which transmission data is transmitted after the time of the transmission cycle has elapsed since the start of holding the output data of the lower connection device 100. If it is not the transmission timing, the process returns to step S109 and the data retention from the lower connection device 100 is continued.
  • step S111 When it is determined in step S111 that the transmission timing has come, the process proceeds to step S112, and transmission data is transmitted from the transmission unit 240.
  • step S112 the process proceeds to step S113, and the transmitted and held output data held by the output data holding unit 222 is deleted from the output data holding unit 222.
  • step S113 the process proceeds to step S114 to determine whether or not a communication termination instruction has been received from the host device 300.
  • the communication end instruction is received, the flow of FIG. 6 is terminated and the communication is stopped. If the communication end instruction has not been received, the process returns to step S109 and continues to retain the data from the lower connection device 100.
  • the determination in step S114 may be performed at predetermined time intervals, not after step S113.
  • the transmission cycle which is the time interval in which the communication device 200 collectively transmits the data as transmission data to the upper connection device 300
  • the transmission cycle is equal to or longer than the longest communication cycle among the plurality of lower connection devices 100. Set to.
  • the number of times data is transmitted from the communication device 200 to the higher-level connection device 300 per unit time can be reduced, and the communication efficiency between the higher-level connection device 300 and the communication device 200 can be improved.
  • the flowchart showing the operation of the communication device 200 is shown in FIG. 6, but the transmission data is higher in the transmission cycle equal to or longer than the longest communication cycle among the communication cycles of the plurality of lower connection devices 100. If the data is transmitted to the connected device 300, the effect of improving the communication efficiency between the higher-level connected device 300 of the present application and the communication device 200 can be exhibited. Therefore, the communication device 200 may perform at least the operations of step S102, step S103, step S109, step S111, and step S112, and may not necessarily perform the operations of the other steps.
  • FIG. 8 is a hardware configuration diagram of the communication device 200 of the first embodiment.
  • the communication device 200 includes an input device 901, an output device 902, a storage device 903, and a processing device 904.
  • the input device 901 is an interface for inputting information provided by the acquisition unit 210 and the transmission unit 240 of the communication device 200.
  • This network may be a wired communication network such as a LAN cable or a coaxial cable, or a wireless communication network using wireless communication technology.
  • the output device 902 is provided in the transmission unit 240 of the communication device 200.
  • the output device 902 is a control signal or interface.
  • This network may be a wired communication network such as a LAN cable or a coaxial cable, or a wireless communication network using wireless communication technology.
  • the storage device 903 is provided in the memory unit 220 of the communication device 200.
  • This is a device that corresponds to working memory.
  • non-volatile or volatile semiconductor memories such as RAM, ROM, and flash memory, magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, and the like are applicable.
  • the processing device 904 is provided in the transmission setting unit 230 of the communication device 200.
  • the processing device 904 may be dedicated hardware or a CPU (Central Processing Unit) that executes a program recorded in the storage device 903.
  • CPU Central Processing Unit
  • the processing device 904 When the processing device 904 is dedicated hardware, the processing device 904 corresponds to, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. ..
  • the processing device 904 When the processing device 904 is a CPU, the function of the transmission setting unit 230 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are described as programs and recorded in the storage device 903. The processing device 904 realizes the functions of each part by reading and executing the program stored in the storage device 903.
  • each function of the transmission setting unit 230 may be partially realized by hardware and partly realized by software or firmware.
  • the processing device 904 can realize each of the above-mentioned functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the transmission cycle in which the communication device collectively transmits the data acquired from the lower connection device to the upper connection device is the highest among the plurality of lower connection devices. Set to a long communication cycle or longer. As a result, the number of times data is transmitted from the communication device to the higher-level connection device per unit time can be reduced, and the same data that is not required by the communication device is not repeatedly transmitted to the higher-level connection device. It is possible to improve the communication efficiency between the communication device and the communication device.
  • Lower connection device 200 Communication device 210 Acquisition unit 211 Lower connection unit 212 Lower communication protocol conversion function unit 213 Lower connection device information acquisition unit 220 Memory unit 221 Device information retention unit 222 Output data retention unit 230 Transmission setting unit 231 Lower connection device detection Unit 232 Transmission cycle calculation unit 233 Retention data size calculation unit 234 Transmission data size calculation unit 235 Memory diagnosis unit 240 Transmission unit 241 Upper connection unit 242 Upper communication protocol conversion function unit 243 Upper connection device information acquisition unit 250 Notification unit 300 Upper connection device 901 Input device 902 Output device 903 Storage device 904 Processing device

Landscapes

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Abstract

本願の通信装置およびデータ収集システムは、通信装置に複数の下位接続機器が接続されている場合に、通信装置と上位接続機器との間の通信効率を向上させる通信装置およびデータ収集システムを提供することを目的とする。複数の下位接続機器からデータを取得する取得部と、取得部が取得した複数の下位接続機器からのデータをまとめて送信データとして上位接続機器に送信する時間間隔である送信周期を、複数の下位接続機器の通信周期のうち最も長い通信周期以上に設定する送信設定部と、送信データを、送信設定部が設定した送信周期で上位接続機器に送信する送信部と、を備える。

Description

通信装置およびデータ収集システム
　本願は、通信装置およびデータ収集システムに関する。
　対象物についてのデータを検出して出力する下位接続機器と、下位接続機器からデータを取得して上位接続機器に送信する通信装置と、通信装置からデータを受信する上位接続機器とで構成されるデータ収集システムが知られている。
　例えば、対象物がモータの場合、下位接続機器はこのモータに関するデータを検出するセンサである。センサはモータの振動を検出する振動センサや、加速度を検出する加速度センサ等である。また、通信装置はそれらのセンサからのデータを取得する装置である。上位接続機器は、通信装置から受信したセンサのデータから、モータの故障確率を算出し、モータが故障している可能性が高い場合、アラームに通知させる装置とする。このような構成とすれば、データ収集システムは、モータの故障を事前に検知して通知することができる。
　従来、通信装置は上位接続機器に一定の時間間隔である送信周期でデータを送信する。ここで、通信装置に接続された下位接続機器の通信周期が、送信周期よりも長いとき、通信装置は下位接続機器からの同一のデータを繰り返し上位接続機器に送信してしまう場合がある。このような同一のデータの送信を削減し、上位接続機器と通信装置間の通信効率を向上させる技術が、特許文献１に開示されている。
　特許文献１では、上位接続機器が、通信装置から受信したデータが、前回受信したデータから変更されたか否かを判断し、データの変更の有無により各通信装置の送信周期を変更する。具体的には、データが変更されていなかった通信装置の送信周期はそれまでより長くし、データが変更されていた通信装置の送信周期はそれまでより短くする。従って、通信装置が同一のデータを上位接続機器に送信する頻度を減少させることができる。通信装置のデータの更新周期に基づいて、上位接続機器が通信装置の送信周期を最適化するので、上位接続機器と通信装置間の通信効率を向上させることができる。
特開平９－２１９７１５
　特許文献１では、上位接続機器が通信装置からのデータの更新の有無を判断する。従って、上位接続機器が取得する通信装置のデータの更新周期は、データの更新周期が最も短い下位接続機器のデータの更新周期となる。ここで、下位接続機器のデータが、下位接続機器の通信周期で更新される場合、下位接続機器の通信周期が下位接続機器のデータの更新周期となる。従って、通信装置に複数の下位接続機器が接続されている場合、通信周期が最も短い下位接続機器に合わせて、通信周期が長い下位接続機器の同一のデータも、上位接続機器へ送信してしまう。その結果、通信装置から上位接続機器への単位時間当たりのデータの送信回数が多くなり、上位接続機器と通信装置間の通信効率が悪化するという課題があった。更に、通信装置が不要な同一のデータを繰り返し上位接続機器に送信してしまうので、上位接続機器と通信装置間の通信効率が不要なデータの送信により悪化するという課題があった。
　本願は上記のような課題を解決するためのもので、通信装置に複数の下位接続機器が接続されている場合に、通信装置と上位接続機器との間の通信効率を向上させる通信装置およびデータ収集システムを提供することを目的とする。
　本願の通信装置は、複数の下位接続機器からデータを取得する取得部と、取得部が取得した複数の下位接続機器からのデータをまとめて送信データとして上位接続機器に送信する時間間隔である送信周期を複数の下位接続機器の通信周期のうち最も長い通信周期以上に設定する送信設定部と、送信データを、送信設定部が設定した送信周期で上位接続機器に送信する送信部と、を備える。
　本願の通信装置およびデータ収集システムは、通信装置が上位接続機器へ、下位接続機器から取得したデータをまとめて送信する送信周期を、複数の下位接続機器のうち最も長い通信周期以上に設定する。これにより、通信装置から上位接続機器への単位時間当たりのデータの送信回数を減らすことができ、上位接続機器と通信装置との間の通信効率を向上させることができる。更に、通信装置が不要な同一のデータを繰り返し上位接続機器に送信することがないので、上位接続機器と通信装置との間の通信効率を向上させることができる。
実施の形態１のデータ収集システムの構成 実施の形態１の通信装置の機能ブロック図 実施の形態１の通信装置の機器情報保持部に保持される機器情報を示す図 実施の形態１の保持データサイズ算出部が算出した下位接続機器の保持データサイズを示す図 実施の形態１の送信データサイズ算出部が算出した下位接続機器の送信データサイズを示す図 実施の形態１の通信装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１の送信データのフレームのイメージ図 実施の形態１の通信装置のハードウェア構成図
実施の形態１．
　以下、本願の実施の形態１の構成について、説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　まず、本願の実施の形態１のデータ収集システムの構成について図１を用いて説明する。図１は実施の形態１のデータ収集システムの構成図である。データ収集システムは、ネットワークで接続された複数の下位接続機器１００と、通信装置２００と、上位接続機器３００とで構成される。図１では上位接続機器３００に、通信装置２００Ａ、２００Ｂが接続されている。また通信装置２００Ａには下位接続機器１００ａ～１００ｃ、通信装置２００Ｂには下位接続機器１００ｄ～１００ｆが接続されているとする。通信装置２００Ａは下位接続機器１００ａ～１００ｃからのデータを取得する。通信装置２００Ｂは下位接続機器１００ｄ～１００ｆからのデータを取得する。
　このようなデータ収集システムの例として、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムがある。ＦＡシステムでは、例えば下位接続機器を対象物のデータを検出して出力するセンサ、通信装置をスレーブ装置、上位接続機器をマスタ装置で構成する。
　データ収集システムに用いる通信プロトコルは、下位接続機器１００と通信装置２００との間と、通信装置２００と上位接続機器３００との間で異なっていてもよい。
　続いて、データ収集システムを構成する装置について説明する。
　下位接続機器１００は通信装置２００が取得するデータを出力する。このデータには、対象物について検出したデータである出力データと、下位接続機器１００の機器情報とを含むこととする。
　出力データは、数値でも文字列でもよく、一定の通信周期で通信装置２００に送信される。なお、この通信周期は下位接続機器１００それぞれで異なっていてもよい。機器情報については後述する。
　続いて、通信装置２００について説明する。通信装置２００は、複数の下位接続機器１００からデータを取得し、複数の下位接続機器１００からのデータをまとめて上位接続機器３００に送信データとして送信する。また、上位接続機器３００から、上位接続機器３００の機器情報を取得する。その他、上位接続機器３００から制御信号を受信してもよい。通信装置２００と送信データについての詳細は後述する。
　上位接続機器３００は通信装置２００と通信し、上位接続機器３００の機器情報を通信装置に送信し、通信装置２００からの送信データを取得する。上位接続機器３００はその他、送信データを保存、分析等を行ったり、通信装置２００に対して制御信号を送信したりしてもよい。実施の形態１では、上位接続機器３００は通信装置２００と一定の通信周期で通信する。
　次に図２を用いて本願の実施の形態１の通信装置２００の詳細な構成を説明する。図２は本願の実施の形態１の通信装置２００の機能ブロック図である。図２は図１に示したデータ収集システムの構成の一部を示す。
　通信装置２００は、取得部２１０と、メモリ部２２０と、送信設定部２３０と、送信部２４０と、通知部２５０とを備える。以下、各機能の詳細を説明する。
　取得部２１０は下位接続機器１００からのデータを取得する。取得部２１０は下位接続部２１１と、下位通信プロトコル変換機能部２１２と、下位接続機器情報取得部２１３とを備える。
　下位接続部２１１には、複数の下位接続機器１００が接続され、下位接続機器１００と通信する。具体的にはＬＡＮポートまたはＵＳＢポート等である。
　下位通信プロトコル変換機能部２１２は、下位接続部２１１が取得した下位接続機器１００のデータの通信プロトコルを変換する。なお、下位通信プロトコル変換機能部２１２は通信プロトコルの変換が不要であれば設けなくてもよい。
　下位接続機器情報取得部２１３は、下位接続機器１００の機器情報を取得する。この機器情報とは、各下位接続機器１００の通信周期と、出力データのデータサイズである。
　通信周期は、下位接続機器１００から通信周期情報として取得するか、下位接続機器１００からの通信間隔を測定することにより取得してもよい。または、上位接続機器３００か通信装置２００が下位接続機器１００の通信周期を事前に設定した場合、設定した通信周期を上位接続機器３００か通信装置２００から取得してもよい。
　出力データのデータサイズは、通信周期毎に下位接続機器１００から送信される出力データの容量であり、バイトなどの単位で示される。データサイズは、下位接続機器１００からデータサイズ情報として取得するか、下位接続機器１００からの出力データのデータサイズを測定することにより取得してもよい。または、上位接続機器３００か通信装置２００が下位接続機器１００のデータサイズを事前に設定した場合、設定したデータサイズを取得してもよい。
　なお、送信設定部２３０が送信周期を設定するために、下位接続機器１００の通信周期を用いることができれば、取得部２１０は、下位通信プロトコル変換機能部２１２と下位接続機器情報取得部２１３を、設けなくてもよい。
　送信部２４０は上位接続機器３００との通信を行い、下位接続機器１００から取得したデータを送信データとしてまとめて送信する。便宜的に送信部２４０と呼ぶが、上位接続機器３００からの情報を受信してもよい。送信部２４０は上位接続部２４１と、上位通信プロトコル変換機能部２４２と、上位接続機器情報取得部２４３とを備える。
　上位接続部２４１は、上位接続機器３００が接続され、上位接続機器３００と通信する。
　上位通信プロトコル変換機能部２４２は、上位接続部２４１が取得した上位接続機器３００からのデータと、上位接続機器３００への送信データの通信プロトコルを変換する。なお、上位通信プロトコル変換機能部２４２は通信プロトコルの変換が不要であれば設けなくてもよい。また、下位通信プロトコル変換機能部２１２と上位通信プロトコル変換機能部２４２をまとめて１つの構成としてもよい。
　上位接続機器情報取得部２４３は、上位接続機器３００の機器情報を取得する。この機器情報とは、上位接続機器３００の通信周期と、上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズである。
　通信周期は、上位接続機器３００から通信周期情報として取得するか、上位接続機器３００との通信間隔を測定することにより取得してもよい。例えば特定のフレームが毎周期上位接続機器３００から送信される場合、そのフレームを受信した時間間隔から算出可能である。または、上位接続機器３００か通信装置２００が、上位接続機器３００と通信装置２００との通信周期を事前に設定した場合、設定した通信周期を取得してもよい。
　上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズは、通信周期毎に上位接続機器３００へ送信することができる送信データの容量であり、バイトなどの単位で示される。データサイズは、上位接続機器３００からデータサイズ情報として取得する。または、上位接続機器３００か通信装置２００が上位接続機器３００の受信可能な送信データのデータサイズを事前に設定した場合、設定したデータサイズを取得してもよい。
　なお、送信設定部２３０が送信周期を設定する際に、上位接続機器３００の機器情報を用いない場合は上位接続機器情報取得部２４３を、設けなくてもよい。
　メモリ部２２０は下位接続機器１００と上位接続機器３００から取得したデータを保持する。メモリ部２２０は、データを一時的に保持することができる揮発性メモリ等である。メモリ部は機器情報保持部２２１と、出力データ保持部２２２とを備える。
　機器情報保持部２２１は、下位接続機器情報取得部２１３と、上位接続機器情報取得部２４３で取得した機器情報を保持する。
　機器情報保持部２２１は、保持する機器情報が、どの下位接続機器１００または上位接続機器３００の情報であるか識別できるよう保持する。例えば、機器を識別するための識別情報を、機器情報と対応付けて保持する。識別情報は下位接続機器１００または上位接続機器３００から取得した機器のＭＡＣアドレス、または、予め通信装置２００にて設定した機器の名称等である。なお、通信装置２００が識別情報以外で機器情報を判別することができる場合、識別情報を用いなくてもよい。例えば通信装置２００が、データを取得するポートと、取得したデータを対応付けて取得することができる場合には識別情報は不要である。
　ここで、機器情報保持部２２１に保持される機器情報の例を図３に示す。図３は通信装置２００Ａの機器情報保持部２２１に保持される機器情報を示す図である。機器情報保持部２２１には、下位接続機器１００ａ～１００ｃの識別情報と、通信周期［ｍｓ］と、出力データのデータサイズ［ｂｙｔｅ］が対応付けて記憶されている。また、上位接続機器３００の識別情報と、通信周期［ｍｓ］と、上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズ［ｂｙｔｅ］が対応付けて記憶されている。
　出力データ保持部２２２は、下位接続機器１００から取得した出力データを少なくとも上位接続機器３００に送信するまでの時間、保持する。
　なお、メモリ部２２０が、下位接続機器１００の機器情報、上位接続機器３００の機器情報、および出力データを保持できれば、機器情報保持部２２１と、出力データ保持部２２２とをそれぞれの構成として設けなくてもよい。
　送信設定部２３０は機器情報保持部２２１が保持する機器情報に基づき、上位接続機器３００へのデータの送信に関する設定を行う。送信設定部２３０は取得部２１０が取得したデータをまとめて送信データとして上位接続機器３００に送信する時間間隔である送信周期を下位接続機器の通信周期を用いて設定する。また、送信データに含む下位接続機器１００の出力データについて設定してもよい。送信設定部２３０は、下位接続機器検知部２３１と、送信周期算出部２３２と、保持データサイズ算出部２３３と、送信データサイズ算出部２３４と、メモリ診断部２３５とを備える。
　下位接続機器検知部２３１は、機器情報保持部２２１が保持する下位接続機器１００の機器情報を参照し、通信装置２００に接続された下位接続機器１００を検知する。また、データ収集の開始後も、機器情報保持部２２１が保持する下位接続機器１００の機器情報に変更があるか否か検知する。なお、この方法は下位接続機器１００と通信装置２００がネットワーク接続する場合に用いることができる。通信装置２００は、各下位接続機器１００が接続されているか、定期的に応答を要求し、応答の有無で脱離を検知してもよい。
　通信装置２００が、下位接続機器１００とＰｏｉｎｔ　Ｔｏ　Ｐｏｉｎｔ接続する場合には、下位接続部２１１を介して、通信装置２００が備える全てのポートに下位接続機器１００が接続されているかを、下位接続機器１００が認知できるコマンドを投げて、応答の有無で判断する。あるポートについて、下位接続機器１００の接続を検知した後は定期的に応答を要求し、応答の有無で脱離を検知してもよい。なお、最初から未接続なポートに対し、定期的に応答を要求するコマンドを送信すれば、応答の有無により新たな下位接続機器１００の接続を検知することができる。
　送信周期算出部２３２は、通信装置２００が上位接続機器３００へ取得したデータをまとめて送信データとして送信する送信周期を算出する。送信設定部２３０は、送信周期算出部２３２が算出した送信周期を、送信周期として設定する。
　ここで送信周期の算出方法を説明する。
　全ての下位接続機器１００の通信周期が、上位接続機器３００の通信周期未満のときは、送信周期を上位接続機器３００の通信周期とする。送信周期は、上位接続機器３００の通信周期より短くすることができないからである。
　一方、下位接続機器１００の通信周期が、上位接続機器３００の通信周期以上のときは、接続されている下位接続機器１００の中で、最も長い下位接続機器１００の通信周期を送信周期とする。これにより、送信周期の間に、その下位接続機器１００からの１通信周期分の出力データを取得して送信データとして送信することができる。もし、送信周期を下位接続機器１００の通信周期のうち最も長い通信周期より短くした場合、その下位接続機器１００のデータを、上位接続機器３００に繰り返し送信してしまうからである。
　ここで、全ての下位接続機器１００の通信周期が、上位接続機器３００の通信周期未満のときは、送信周期を上位接続機器３００の通信周期とするが、この場合でも、送信周期は最も長い下位接続機器１００の通信周期以上であるといえる。従って、通信装置２００は送信周期を最も長い下位接続機器１００の通信周期以上とするので、下位接続機器１００からの不要な同一なデータを上位接続機器３００に繰り返し送信しない。従って、上位接続機器３００と通信装置２００間の通信効率を向上させることができる。
　なお、送信周期を上位接続機器３００の通信周期以上としても、メモリ診断部２３５にて問題がないと診断され、送信データを上位接続機器３００へすぐ送信する必要がない場合には、送信周期をより長い時間としてもよい。送信周期をより長くすることにより、通信装置２００からの上位接続機器３００へのデータの送信頻度が減るので、上位接続機器３００と通信装置２００との間の通信効率を更に向上させることができる。
　送信周期は更に、接続される全ての下位接続機器１００の通信周期の最小公倍数であることが望ましい。以下でその理由を説明する。
　まず、送信データに含まれる、各下位接続機器１００の出力データの数を以下、データセット数と呼ぶ。送信周期がある下位接続機器１００の通信周期の倍数ではない場合、送信周期をある下位接続機器の通信周期で割った値が整数にならない。
　各下位接続機器１００のデータセット数を予め、送信周期をある下位接続機器の通信周期で割った商の整数部分の値として送信設定部２３０で設定することで、送信データの各下位接続機器１００のデータセット数を一定とすることができる。ただし、この場合、出力データ保持部２２２に保持すべき出力データのデータサイズが増加してしまう。
　送信データの各下位接続機器１００のデータセット数を送信設定部２３０で設定せず、送信データの各下位接続機器１００のデータセット数を一定としない場合は、その下位接続機器１００のデータセット数は送信周期ごとに変動する。従って、送信データのデータサイズも変動する。送信データのデータサイズが変動する場合、想定されるデータサイズが最大の送信データを送信できるよう、送信データのフレームのサイズと、出力データ保持部２２２のサイズを確保する必要がある。確保できていないと、データセット数が多い送信データを送信しきれない、もしくは保持すべき出力データを全て保持できずに取得できない状況が発生する。従って、一時的にしか使用しなくとも、確保すべき送信データのフレームのサイズと、出力データ保持部２２２のサイズが増加してしまう。
　出力データ保持部２２２に保持すべき出力データのデータサイズが増加するか、確保すべき送信データのフレームのサイズと、出力データ保持部２２２のサイズが増加することで、後述するメモリ診断部２３５にて問題があると診断されやすくなる。メモリ診断部２３５にて問題があると診断されると、データ収集システムによる通信を開始することができない。この場合、システムの構成やデータサイズ等を変更する必要がある。または、確保すべき送信データのフレームのサイズと、出力データ保持部２２２のサイズを大きくするために、より高性能な上位接続機器３００と通信装置２００を用意する必要があり、システムにかかるコストが高くなる。
　送信周期を全ての下位接続機器１００の通信周期の最小公倍数とすれば、送信周期が全ての下位接続機器１００の通信周期の倍数となり、送信周期をある下位接続機器の通信周期で割った値が整数となる。従って、下位接続機器１００のデータセット数は送信周期ごとに変動しないので、送信データのデータサイズを一定とすることができる。従って、メモリ診断部２３５にて問題があると診断され、通信を開始できない可能性を減らすことができる。または、確保すべき送信データのフレームのサイズと、出力データ保持部２２２のサイズを大きくするために、より高性能な上位接続機器３００と通信装置２００を用意する必要がなくなるので、システムを低コストで構成することができる。
　送信周期は更に、上位接続機器３００との通信周期の倍数とする。これは、通信装置２００が上位接続機器３００に送信データを送信することができるのは、上位接続機器３００との通信周期のうち、通信装置２００がデータの送信ができるタイミングのみであるからである。データの送信ができるタイミングとは、通信周期の時間のうち、通信装置２００が上位接続機器３００へデータを送信することが許容されている時間である。
　図３に示す機器情報のデータ収集システムの場合、下位接続機器１００ｃの通信周期が、上位接続機器３００の通信周期以上である。従って、送信周期算出部２３２は、送信周期を下位接続機器１００ｃの通信周期４００ｍｓとする。
　以上のようにして、送信周期算出部２３２は、送信周期を下位接続機器１００と上位接続機器３００の通信周期を用いて算出する。
　保持データサイズ算出部２３３は、出力データ保持部２２２が保持すべきデータのデータサイズを算出する。ここで、保持すべきデータのデータサイズの算出方法を説明する。
　ここで保持データサイズをＤｍ、送信周期をＴｓ、下位接続機器１００の通信周期をＴｒ、出力データサイズをＤｒとすると、各下位接続機器１００の保持データサイズは下記数式１で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数式１に示すように、保持データサイズ算出部２３３は、下位接続機器１００ごとの保持データサイズを、送信周期を下位接続機器１００の通信周期で割った商に下位接続機器１００の出力データのデータサイズの積として算出する
ここで、各機器の通信周期が図３に示す値であり、送信周期は４００ｍｓとしたとき、保持データサイズ算出部２３３が各下位接続機器１００について算出した保持データサイズの結果を図４に示す。図４は各下位接続機器１００について算出した保持データサイズを示す図である。保持すべきデータのデータサイズは、各下位接続機器１００について算出した保持データサイズの和である。従って、各下位接続機器１００についての保持データサイズが図４で示す値の場合、保持すべきデータのデータサイズは４０ｂｙｔｅである。
　送信データサイズ算出部２３４は、送信部２４０から上位接続機器３００へ送信されるデータのデータサイズを算出する。ここで、送信部２４０から上位接続機器３００へ送信されるデータのデータサイズの算出方法を説明する。
　送信データには、各下位接続機器１００についての出力データだけでなく、データオフセット量、機器データサイズ、データセット数等の付加情報も含まれる。
　従って、送信データサイズは保持データサイズよりも、付加情報のデータサイズ分、容量が大きくなる。送信データサイズをＤｓ、付加情報のデータサイズをＤｅとすると、各下位接続機器１００の、送信データサイズは下記数式２で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　データオフセット量とは、各下位接続機器１００の出力データが送信データのフレームのどの位置に含まれるか示す。機器データサイズは、各下位接続機器１００の出力データのデータサイズの値を示す。データセット数は、通信装置２００が１周期の間に上位接続機器３００に送信する送信データに含まれる、各下位接続機器１００のデータの数である。なお、データセット数は送信周期を通信周期で割った商であり、整数とする。送信データサイズ算出部が算出したデータセット数は、送信設定部２３０による送信データの設定にも用いる。
　ここで、保持データサイズが図４で示す値であり、付加情報のデータサイズが、各下位接続機器１００について、常に２ｂｙｔｅであるとき、送信データサイズ算出部２３４が各下位接続機器１００について算出した送信データサイズの結果を図５に示す。図５は各下位接続機器１００について算出した送信データサイズを示す図である。送信データのデータサイズは、各下位接続機器１００について算出した送信データサイズの和である。従って、各下位接続機器１００についての送信データサイズが図５で示す値の場合、送信データのデータサイズは４６ｂｙｔｅである。
　メモリ診断部２３５は、保持データサイズ算出部２３３と送信データサイズ算出部２３４が算出したデータサイズに問題がないか診断する。ここで、メモリ診断部２３５による診断方法について説明する。
　保持データサイズについては、各下位接続機器１００についての保持データサイズの和が、出力データ保持部２２２が保持可能なデータサイズを超えないかを診断する。送信データサイズについては、各下位接続機器１００についての送信データサイズの和が、上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズを超えないかを診断する。例えば、各下位接続機器の保持データサイズが、図３に示すデータサイズであるとき、保持データサイズの和は４０ｂｙｔｅである。このとき、出力データ保持部２２２が保持可能なデータサイズが４０ｂｙｔｅ以上であれば、問題がないと判断される。送信データサイズについても同様に、各下位接続機器の送信データサイズが、図４に示すデータサイズであるとき、送信データサイズの和は４６ｂｙｔｅである。このとき、上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズが４６ｂｙｔｅ以上であれば、問題がないと判断される。図３に示すように、上位接続機器３００が受信可能なデータサイズが５０ｂｙｔｅであれば、送信データサイズの和が４６ｂｙｔｅであっても問題がない。
　メモリ診断部２３５により、送信周期算出部２３２が算出した送信周期が問題ないと診断されたら、その値を送信周期として設定する。保持データサイズまたは送信データサイズが、許容データサイズを超えない限り、送信周期はより長い時間間隔として設定してもよい。
　なお、保持データサイズ算出部２３３、送信データサイズ算出部２３４、およびメモリ診断部２３５は、保持データサイズまたは送信データサイズが、許容データサイズを超えないか診断する必要がない場合は、設けなくてもよい。
　通知部２５０はメモリ診断部２３５にて、保持データサイズ算出部２３３と送信データサイズ算出部２３４が算出したデータサイズに問題があると診断され、送信周期をいかなる値としても設定できない場合、通知を行う。この通知は、ディスプレイまたは豆電球等により視覚的に通知しても、ブザーまたは「エラーです」という音声によって聴覚的に通知してもよい。なお、通知部２５０は、上位接続部２４１を介して、エラーを上位接続機器３００に通知することにより、ユーザに対してシステム設定もしくはシステム構成の変更を促してもよい。なお、通知が不要であれば通知部２５０は設けなくてもよい。
　実施の形態１では通信装置２００の機能ブロック図を図２にて示したが、複数の下位接続機器１００からデータを取得する取得部２１０と、複数の下位接続機器１００の通信周期のうち最も長い通信周期以上に送信周期を設定する送信設定部２３０と、送信設定部２３０が設定した送信周期で上位接続機器３００に送信データを送信する送信部２４０とを備えれば、上位接続機器３００と通信装置２００との間の通信効率を向上させることができる。
　また、実施の形態１では、上位接続機器３００を通信装置２００に接続される装置として示したが、通信装置２００からの送信データを受信することができれば、ネットワーク上のサーバとしてもよい。また、下位接続機器１００も通信装置２００のポート等に接続される装置として示したが、無線によるネットワーク通信ができる構成としてもよい。また、図１では下位接続機器１００は１台の通信装置２００に接続される構成として示したが、複数台の通信装置２００に接続されてもよい。
　以下、次に図５を用いて本願の実施の形態１の通信装置２００の動作について説明する。図４は本願の実施の形態１の通信装置２００の動作を示すフローチャートである。
　通信装置２００が起動すると、図５のフローが開始される。まず、ステップＳ１００にて、上位接続機器情報取得部２４３が上位接続機器３００から通信開始指示を受信したかを判断する。通信開始指示を受信するまで、ステップＳ１００を繰り返す。
　通信開始指示を受信すると、ステップＳ１０１に進み、上位接続機器情報取得部２４３が上位接続機器３００の情報を取得する。上位接続機器３００の情報とは、上位接続機器３００の通信周期と、上位接続機器３００が受信可能な送信データのデータサイズである。取得した上位接続機器３００の情報は機器情報保持部２２１に保持する。
　ステップＳ１０１の後、ステップＳ１０２に進み、下位接続機器情報取得部２１３が、下位接続機器１００の情報を取得する。下位接続機器１００の情報とは、下位接続機器１００の通信周期と、下位接続機器１００の出力データのデータサイズである。取得した下位接続機器１００の情報は機器情報保持部２２１に保持する。
　ステップＳ１０２のあとステップＳ１０３に進み、送信設定部２３０が、送信データの送信周期と、送信データを設定する。
　ステップＳ１０３ではまず、送信周期を設定するために、下位接続機器検知部２３１が、下位接続機器１００の接続または脱離を検知する。続いて、送信周期算出部２３２が、送信周期を算出する。まず、上位接続機器３００の通信周期と、接続された下位接続機器１００の通信周期を取得する。続いて、送信周期算出部２３２が、送信周期を算出する。
　送信データの設定では、送信データに含む各下位接続機器１００のデータセット数と、送信データのフレーム内での各下位接続機器１００のデータの順番等が設定される。図７に送信データのフレームのイメージ図を示す。図７に示すように、送信データにはデータオフセット量と、機器データサイズと、データセット数の情報と、下位接続機器１００の出力データが含まれる。なお、送信データのフレームは、上位接続機器３００にフレームの内容を識別できるよう設定しておけば、下位接続機器１００ごとに図７に示す付加情報と出力データを生成して繋げる形式としても、付加情報ごとにすべての下位接続機器１００についての情報を含ませる形式としてもよい。
　その後、保持データサイズ算出部２３３が、出力データ保持部２２２が保持すべきデータのデータサイズを算出する。次に、送信データサイズ算出部２３４が、送信部２４０から上位接続機器３００へ送信されるデータのデータサイズを算出する。
　ステップＳ１０３にて送信周期と送信データを設定した後、ステップＳ１０４に進み、メモリ診断部２３５にて保持データサイズ算出部２３３と送信データサイズ算出部２３４が算出したデータサイズに問題がないか診断する。診断については送信周期を算出した際と同様にして、保持データサイズと送信データサイズとについて診断する。ここで、保持データサイズまたは送信データサイズのいずれかまたは両方が許容のデータサイズを超える場合、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ステップＳ１００の通信開始指示を受信してから、送信データを送信したか否かを判断する。一度も送信データを送信していない場合は、ステップＳ１０６に進み通知部２５０からエラー通知を行う。
　１度でも送信データを送信したことがある場合は、ステップＳ１０５からステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７に進む場合とは、通信を開始してから、通信装置２００に接続されている下位接続機器１００が変更された場合、すなわち、通信装置２００に接続されている下位接続機器１００が異なる下位接続機器１００に変更された場合、下位接続機器１００が新しく接続された場合、又は下位接続機器１００が脱離した場合等である。ステップＳ１０７では、通知部２５０からエラー通知を行う。
　ステップＳ１０７の後、ステップＳ１０８に進み、下位接続機器１００を変更する前の送信周期と、送信データの設定に戻し、それまで正常にデータの取得を行うことができた下位接続機器１００についてはデータ取得と、上位接続機器３００への送信を継続する。ステップＳ１０８により、下位接続機器１００の着脱によるエラーが発生しても、それまでのデータ収集による通信は継続することができる。
　ステップＳ１０８の後、またはステップＳ１０４にてメモリ診断部２３５による診断で問題がなかった場合、ステップＳ１０９に進み下位接続機器からのデータ保持を開始する。ステップＳ１０９では、出力データ保持部２２２が下位接続機器１００からの出力データを保持する。
　ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０に進み、下位接続機器１００に変更があるか否かを下位接続機器検知部２３１が判断する。なお、ステップＳ１１０の判断は、ステップＳ１０９の後ではなく、所定の時間間隔で行ってもよい。
　ステップＳ１１０にて、下位接続機器検知部２３１が、下位接続機器に変更があったと検知した場合、ステップＳ１０３に戻り、送信設定部２３０が再度送信周期と送信データとを設定する。
　特許文献１のデータ収集システムでは上位接続機器３００が送信周期を設定していたが、本願は通信装置２００が送信周期を設定するので、ステップＳ１１０により下位接続機器１００の着脱を検知することができる。
　ステップＳ１１０にて下位接続機器に変更があると判断されなかった場合、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、送信タイミングとなったか否かを判断する。送信タイミングとは、下位接続機器１００の出力データの保持を開始してから、送信周期の時間が経過した、送信データを送信する時点である。送信タイミングではない場合、ステップＳ１０９に戻り、下位接続機器１００からのデータ保持を継続する。
　ステップＳ１１１にて送信タイミングとなったと判断されたとき、ステップＳ１１２に進み、送信部２４０から送信データを送信する。
　ステップＳ１１２の後、ステップＳ１１３に進み、出力データ保持部２２２で保持していた、送信済みの保持していた出力データを、出力データ保持部２２２から削除する。
　ステップＳ１１３のあとステップＳ１１４に進み、上位接続機器３００から通信終了指示を受信したか否かを判断する。通信終了指示を受信した場合は、図６のフローを終了し、通信を停止する。通信終了指示を受信していない場合はステップＳ１０９に戻り、下位接続機器１００からのデータの保持を続ける。なお、ステップＳ１１４の判断は、ステップＳ１１３の後ではなく、所定の時間間隔で行ってもよい。
　以上のような、通信装置２００の動作により、通信装置２００がデータをまとめて送信データとして上位接続機器３００に送信する時間間隔である送信周期を複数の下位接続機器１００のうち最も長い通信周期以上に設定する。これにより、通信装置２００から上位接続機器３００への単位時間当たりのデータの送信回数を減らすことができ、上位接続機器３００と通信装置２００ との間の通信効率を向上させることができる。
　なお、実施の形態１では、通信装置２００の動作を示すフローチャートを図６にて示したが、送信データを、複数の下位接続機器１００の通信周期のうち最も長い通信周期以上の送信周期で上位接続機器３００に送信すれば、本願の上位接続機器３００と通信装置２００との間の通信効率を向上させる効果を発揮させることができる。従って、通信装置２００は、少なくともステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２の動作を行えばよく、その他のステップの動作については必ずしも行わなくてもよい。
　以下、図８を用いて実施の形態１に係る通信装置２００のハードウェア構成について説明する。図８は、実施の形態１の通信装置２００のハードウェア構成図である。通信装置２００は入力装置９０１、出力装置９０２、記憶装置９０３、および処理装置９０４を備える。
　入力装置９０１は、通信装置２００の取得部２１０と送信部２４０が備える、情報が入力されるインターフェースである。このネットワークはＬＡＮケーブルまたは同軸ケーブル等の有線通信ネットワークでも、無線通信技術を用いた無線通信ネットワークでもよい。
　出力装置９０２は、通信装置２００の送信部２４０が備える。出力装置９０２は制御の信号またはインターフェースである。このネットワークはＬＡＮケーブルまたは同軸ケーブル等の有線通信ネットワークでも、無線通信技術を用いた無線通信ネットワークでもよい。
　記憶装置９０３は、通信装置２００のメモリ部２２０が備える。ワーキングメモリなどに該当する装置である。例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク等が該当する。
　処理装置９０４は、通信装置２００の送信設定部２３０が備える。処理装置９０４は専用のハードウェアであっても、記憶装置９０３に記録されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。
　処理装置９０４が専用のハードウェアである場合、処理装置９０４は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
　処理装置９０４がＣＰＵの場合、送信設定部２３０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置９０３に記録される。処理装置９０４は記憶装置９０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
　なお、送信設定部２３０の各機能は、一部をハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
　このように、処理装置９０４はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　以上のようにして、本願の通信装置およびデータ収集システムによれば、通信装置が上位接続機器へ、下位接続機器から取得したデータをまとめて送信する送信周期を、複数の下位接続機器のうち最も長い通信周期以上に設定する。これにより、通信装置から上位接続機器への単位時間当たりのデータの送信回数を減らすことができるとともに、通信装置が不要な同一のデータを繰り返し上位接続機器に送信することがないので、上位接続機器と通信装置との間の通信効率を向上させることができる。
　１００　下位接続機器
　２００　通信装置
　２１０　取得部
　２１１　下位接続部
　２１２　下位通信プロトコル変換機能部
　２１３　下位接続機器情報取得部
　２２０　メモリ部
　２２１　機器情報保持部
　２２２　出力データ保持部
　２３０　送信設定部
　２３１　下位接続機器検知部
　２３２　送信周期算出部
　２３３　保持データサイズ算出部
　２３４　送信データサイズ算出部
　２３５　メモリ診断部
　２４０　送信部
　２４１　上位接続部
　２４２　上位通信プロトコル変換機能部
　２４３　上位接続機器情報取得部
　２５０　通知部
　３００　上位接続機器
　９０１　入力装置
　９０２　出力装置
　９０３　記憶装置
　９０４　処理装置

Claims (9)

  1. 　複数の下位接続機器からデータを取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した複数の前記下位接続機器からのデータをまとめて送信データとして上位接続機器に送信する時間間隔である送信周期を、複数の前記下位接続機器の通信周期のうち最も長い通信周期以上に設定する送信設定部と、
    　前記送信データを、前記送信設定部が設定した前記送信周期で前記上位接続機器に送信する送信部と、
    　を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 　前記送信設定部は、
    　前記下位接続機器の通信周期と、前記上位接続機器との通信周期とを用いて前記送信周期を算出する送信周期算出部
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記取得部が取得したデータを保持するメモリ部を更に備え、
    　前記送信設定部は更に、
    　前記送信周期算出部が算出した前記送信周期を用い、前記下位接続機器ごとに前記メモリ部に保持されるデータのサイズである保持データサイズを算出する保持データサイズ算出部と、
    　前記保持データサイズ算出部が算出した前記保持データサイズが前記メモリ部が保持できるデータサイズ以下であるか否かを診断するメモリ診断部と、
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
  4. 　前記送信設定部は更に、
    　前記送信周期算出部が算出した前記送信周期を用い、前記上位接続機器へ送信される前記送信データのデータサイズである送信データサイズを算出する送信データサイズ算出部を備え、
    　前記メモリ診断部は更に、前記送信データサイズ算出部が算出した前記送信データサイズが、前記上位接続機器が受信可能な前記送信データのデータサイズ以下であるか否かを診断する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  5. 　前記送信周期算出部は、前記送信周期を、複数の前記下位接続機器の通信周期の最小公倍数として算出する
    　ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の通信装置。
  6. 　前記送信設定部は、前記送信データに含む前記下位接続機器ごとのデータの数であるデータセット数を、前記送信周期と前記下位接続機器の前記通信周期とに基づいて設定する
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置。
  7. 　前記送信設定部は、前記下位接続機器ごとの前記データセット数を、前記送信周期を前記下位接続機器の前記通信周期で割った商の整数部分の値として設定する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
  8. 　前記送信設定部は、
    　前記下位接続機器の接続または脱離を検知する下位接続機器検知部を備え、
    　前記下位接続機器検知部が、前記下位接続機器の変更を検知すると、前記送信設定部が再度前記送信周期を設定する
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の通信装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の前記通信装置と、
    　データを前記通信装置に出力する複数の前記下位接続機器と、
    　前記通信装置からの前記送信データを取得する前記上位接続機器と、
    を備えるデータ収集システム。
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