JP5442575B2 - 通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、トークンを利用して通信を行うネットワークに接続される通信機器に関する。

トークンを利用して通信を行うネットワークシステムでは、ネットワークに接続される各通信機器のハードウェア構成を、通信方式や通信速度に応じた設定とする必要がある。

これに対し、複数の出力形態に対応できる通信機器が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の通信機器は、２線式フィールド機器の通信形態に対応する通信手段と、フィールドバス通信を行う通信手段とのいずれかを、所定の時間内にトークンを検出したか否かに応じて、選択的に機能させている。これにより、当該通信機器は、複数の出力形態に対し容易かつ安全に対応できる。

特開２０１０−１３４７５２号公報（２０１０年６月１７日公開）

しかしながら、同一の通信形態のネットワークシステムであっても、そのボーレートは、ネットワークによって様々な値に設定される（例えば、９．６Ｋｂｐｓ、１９．２Ｋｂｐｓ、１８７．５Ｋｂｐｓ、５００Ｋｂｐｓ、１．５Ｍｂｐｓ、３Ｍｂｐｓ、６Ｍｂｐｓ、１２Ｍｂｐｓ）。そのため、既存のネットワークに新しく機器を接続する場合には、新しく接続される機器のボーレートを当該ネットワークのボーレートと一致させるように留意する必要がある。

仮に、ユーザの設定ミスにより、新しく接続される機器の設定ボーレートがネットワークのボーレートと異なっていた場合、当該機器は、自らの設定ボーレートと同一のボーレートのフレームを受信しないため、ネットワークに機器が存在しないと認識するおそれがある。その場合、新しく接続される機器は、自らトークンをネットワークに送信し、ネットワークの通信を妨害してしまう。

例えば、図６に示すように、プロフィバスネットワーク１００に、プログラマブル表示器１０１ａを新たに接続する場合について説明する。プロフィバスネットワーク１００では、１２Ｍｂｐｓのボーレートで通信が行われており、プロフィバスネットワーク１００に接続されているプログラマブル表示器１０１、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）１０２およびパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０３の各機器のボーレートは１２Ｍｂｐｓに設定されている。一方、新たに接続されるプログラマブル表示器１０１ａのボーレートは、１８７．５Ｋｂｐｓに設定されている。

この場合、新たに接続されるプログラマブル表示器１０１ａは、１８７．５Ｋｂｐｓのデータのみ認識するため、プロフィバスネットワーク１００において異なるボーレートの通信が行われていることを認識することができない。そのため、プログラマブル表示器１０１ａは、プロフィバスネットワーク１００上に機器が接続されていないと判断し、１８７．５Ｋｂｐｓのトークンをプロフィバスネットワーク１００に送信する。その結果、プロフィバスネットワーク１００では、通信が妨害され、既存のプログラマブル表示器１０１およびＰＬＣ１０２によるデバイス制御や、ＰＣ１０３とプログラマブル表示器１０１・ＰＬＣ１０２とのデータ転送などが停止するおそれがある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、より安全にネットワークに接続することができる通信機器を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る通信機器は、トークンを利用して通信を行うネットワークに接続される通信機器であって、上記ネットワークから信号を受信する受信手段と、上記ネットワークに信号を送信する送信手段と、上記受信手段が受信した信号のボーレートを検出するボーレート検出手段と、ボーレート検出手段によって検出された検出ボーレートと、上記通信機器に設定された設定ボーレートとを比較するボーレート比較手段とを備え、上記送信手段は、上記検出ボーレートと上記設定ボーレートとが異なる場合、トークンの発信を行わないことを特徴としている。

上記の構成によれば、ボーレート検出手段が検出したネットワークの検出ボーレートと、通信機器に設定された設定ボーレートとが一致しない場合は、通信機器からネットワークにトークンが発信されない。このため、ボーレートの設定を誤ってネットワークに接続しても、トークンが発信されることによるネットワークの妨害を自動的に回避することができる。より安全にネットワークに接続することができる通信機器を実現することができる。

本発明に係る通信機器では、上記通信機器が上記ネットワークに接続されてから所定期間内に、上記受信手段が信号を受信しない場合、上記送信手段は、トークンを送信することが好ましい。

上記の構成によれば、通信機器が上記ネットワークに接続されてから所定期間内に上記受信手段が信号を受信しない場合、すなわち、ネットワーク上に機器が接続されていない場合、通信機器からトークンが発信される。これにより、ネットワークをトークンリングとして稼働させることができる。

本発明に係る通信機器は、プログラマブル表示器またはプログラマブル・ロジック・コントローラであってもよい。

本発明に係るプログラムは、上記いずれかの通信機器の各手段としてコンピュータを動作させる。

以上のように、本発明に係る通信機器は、ボーレートの設定を誤ってネットワークに接続しても、トークンを発信しないので、より安全にネットワークに接続することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るプログラマブル表示器の構成を示すブロック図である。 プロフィバスネットワークのボーレートとプログラマブル表示器の設定ボーレートとが一致しない場合の、プログラマブル表示器の送信データ、受信データおよび監視タイマー部のタイマー値を示す図である。 プロフィバスネットワークのボーレートとプログラマブル表示器の設定ボーレートとが一致する場合の、プログラマブル表示器の送信データ、受信データおよび監視タイマー部のタイマー値を示す図である。 プログラマブル表示器がプロフィバスネットワークからフレームを受信しない場合の、プログラマブル表示器の送信データ、受信データおよび監視タイマー部のタイマー値を示す図である。 プログラマブル表示器をプロフィバスネットワークに接続する場合のフローチャートである。 プロフィバスネットワークに、ボーレートの異なるプログラマブル表示器を新たに接続する場合を示す図である。

本発明の実施の一形態について図１〜図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施形態では、プログラマブル表示器をトークンリングを構成するプロフィバスネットワークに新たに接続する場合について説明する。

（プログラマブル表示器の構成）
図１は、本実施形態に係るプログラマブル表示器１の構成を示すブロック図である。プログラマブル表示器１は、プロフィバスネットワーク２に接続される通信機器であり、バスモニター回路部３およびＣＰＵ４を備えている。バスモニター回路部３は、プログラマブル表示器１とプロフィバスネットワーク２との通信を制御する回路であり、プロフィバスネットワーク２のボーレートと、プログラマブル表示器１の設定ボーレートとを比較し、比較結果に応じてトークンの発信等を制御するバスモニター機能を有している。

図１に示すように、バスモニター回路部３は、通信受信部（受信手段）３１、受信ボーレート検出部（ボーレート検出手段）３２、ボーレート設定部３３、ボーレート比較部（ボーレート比較手段）３４、接続エラー検出部３５、トークンリング参加シーケンス部３６、監視タイマー部３７および通信送信部（送信手段）３８を備えている。

通信受信部３１は、プロフィバスネットワーク２から自機器のアドレス宛の信号を受信するブロックである。

受信ボーレート検出部３２は、通信受信部３１が受信したデータのボーレートを検出するブロックである。本実施形態では、受信ボーレート検出部３２は、９．６Ｋｂｐｓ〜１２Ｍｂｐｓの範囲の信号のボーレートをモニターできる。

ボーレート設定部３３は、プログラマブル表示器１の設定ボーレートの値を格納するブロックである。プログラマブル表示器１の設定ボーレートは、ユーザの操作により設定され、ＣＰＵ４から設定ボーレートを示すデータがボーレート設定部３３に入力される。

ボーレート比較部３４は、受信ボーレート検出部３２によって検出された受信ボーレートの値と、ボーレート設定部３３に格納されている設定ボーレートの値とを比較するブロックである。ボーレート比較部３４における比較結果は、接続エラー検出部３５、トークンリング参加シーケンス部３６および監視タイマー部３７に出力される。

接続エラー検出部３５は、上記の比較結果が不一致の場合に、接続エラーを検出するブロックである。本実施形態では、当該場合に、接続エラー検出部３５は、接続エラーの通知をＣＰＵ４に送信し、ＣＰＵ４は、例えば図示しない警告ランプを点灯させることにより、ユーザに接続エラーを報知する。

トークンリング参加シーケンス部３６は、ボーレート比較部３４における比較結果が一致の場合に、プロフィバスネットワーク２からのフレームを解析して、プログラマブル表示器１をトークンリングを構成するプロフィバスネットワーク２に参加させるシーケンスを行うブロックである。

監視タイマー部３７は、ダウンカウンタで構成されている。監視タイマー部３７のタイマー値の初期値はＮ（Ｎは整数）に設定されており、監視タイマー部３７は、プログラマブル表示器１をプロフィバスネットワーク２に接続して、プログラマブル表示器１の電源をＯＮした時点から、タイマー値が０となるまで、カウント動作を行なう。また、監視タイマー部３７のタイマー値は、接続エラー検出部３５が接続エラーを検出した場合、および、プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が完了した場合に、初期値のＮに戻るように設定されている。

通信送信部３８は、プログラマブル表示器１からプロフィバスネットワーク２に送信する信号を生成するブロックである。

具体的には、受信ボーレートの値と設定ボーレートの値とが一致する場合、通信送信部３８は、トークンリング参加シーケンス部３６からの指示に応じて、プロフィバスネットワーク２からのＦＤＬ（Ｆｉｅｌｄ ｂｕｓ Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ）リクエストに対し、ＦＤＬレスポンスを生成して出力する。

また、監視タイマー部３７のタイマー値が０になった場合、すなわち、プログラマブル表示器１がプロフィバスネットワーク２に接続されてから所定時間、通信受信部３１がフレーム（信号）を受信しない場合、通信送信部３８は、トークンをプロフィバスネットワーク２に発信する。

一方、受信ボーレートの値と設定ボーレートの値とが一致せず、接続エラーが検出された場合、通信送信部３８は、トークンの発信を行わない。すなわち、プロフィバスネットワーク２にボーレート設定の異なるプログラマブル表示器１が接続された場合であっても、プログラマブル表示器１からトークンが発信されることはない。これにより、ボーレートの異なるプロフィバスネットワーク２にトークンが誤って発信されることによるネットワークの妨害を自動的に回避することができる。

（送受信データおよびタイマー値）
続いて、プログラマブル表示器１からプロフィバスネットワーク２に送受信されるデータおよび監視タイマー部３７のタイマー値について、図２〜図４を参照して説明する。

図２は、プロフィバスネットワーク２のボーレートとプログラマブル表示器１の設定ボーレートとが一致しない場合の、プログラマブル表示器１の送信データ、受信データおよび監視タイマー部３７のタイマー値を示す図である。

初期状態において、監視タイマー部３７のタイマー値はＮとなっている。プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が開始されると、監視タイマー部３７はダウンカウントを開始する。ここで、プロフィバスネットワーク２から設定ボーレートとは異なるボーレートの信号（例えば、ＦＤＬリクエスト）が受信されると、接続エラーが検出され、監視タイマー部３７のタイマー値が初期値Ｎに戻される。なお、プロフィバスネットワーク２からの信号としてＦＤＬリクエストの他に、トークン、データなどが挙げられる。その後、設定ボーレートとは異なるボーレートのＦＤＬリクエストが受信される度に、監視タイマー部３７のタイマー値が初期値Ｎに戻されるので、タイマー値が０になることはない。そのため、通信送信部３８からトークンが発信されることはない。

図３は、プロフィバスネットワーク２のボーレートとプログラマブル表示器１の設定ボーレートとが一致する場合の、プログラマブル表示器１の送信データ、受信データおよび監視タイマー部３７のタイマー値を示す図である。

プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が開始されると、監視タイマー部３７はダウンカウントを開始する。ここで、プロフィバスネットワーク２から設定ボーレートと同一のボーレートのＦＤＬリクエストが受信されると、通信送信部３８は、ＦＤＬリクエストに対しＦＤＬレスポンスを出力する。これにより、プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が完了する。なお、プログラマブル表示器１が接続完了を示す信号を受信すると、監視タイマー部３７のタイマー値は初期値Ｎに戻される。

図４は、プログラマブル表示器１がプロフィバスネットワーク２からフレームを受信しない場合の、プログラマブル表示器１の送信データ、受信データおよび監視タイマー部３７のタイマー値を示す図である。

プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が開始されると、監視タイマー部３７はダウンカウントを開始するが、プロフィバスネットワーク２からフレームが受信されないので、所定期間経過後、監視タイマー部３７のタイマー値は０になる。そのため、通信送信部３８は、トークンをプロフィバスネットワーク２に発信する。これにより、プロフィバスネットワーク２をトークンリングとして稼働させることができる。

なお、上記所定期間は、プロフィバスネットワーク２の規格において、フレーム受信がない場合に、ネットワーク上に機器が接続されていないとみなすことのできる期間である。また、プロフィバスネットワーク２上には機器が接続されていないので、プログラマブル表示器１からトークンが発信されても、通信が妨害されるという問題は生じない。

（バスモニターの手順）
続いて、プログラマブル表示器１をプロフィバスネットワーク２に接続する場合のフローチャートを図５に示す。プログラマブル表示器１のプロフィバスネットワーク２への接続が開始されると（ステップＳ１）、監視タイマー部３７がダウンカウントを開始するとともに（ステップＳ２）、バスモニターが開始される（ステップＳ３）。

ここで、通信受信部３１がフレームを検出することなく（ステップＳ５において「ＮＯ」）、所定期間が経過して監視タイマー部３７のタイマー値が０になった場合（ステップＳ４において「ＹＥＳ」）、通信送信部３８はトークンを発信する（ステップＳ６）。

一方、監視タイマー部３７がダウンカウント動作を行なっている間に（ステップＳ４において「ＮＯ」）、通信受信部３１がフレームを検出した場合（ステップＳ５において「ＹＥＳ」）、受信ボーレート検出部３２がフレームのボーレートを検出し、ボーレート比較部３４が、検出ボーレートとプログラマブル表示器１の設定ボーレートとを比較する（ステップＳ７）。

検出ボーレートと受信ボーレートとが一致する場合（ステップＳ８において「ＹＥＳ」）、トークンリング参加シーケンス部３６は、通信送信部３８からＦＤＬレスポンスなどの所定の信号を出力させることにより、プログラマブル表示器１をプロフィバスネットワーク２のトークンリングに正常に参加させる（ステップＳ９）。

検出ボーレートと受信ボーレートとが一致しない場合（ステップＳ８において「ＮＯ」）、接続エラー検出部３５が接続エラーを検出するとともに（ステップＳ１０）、監視タイマー部３７はタイマー値を初期値Ｎに戻し（ステップＳ１１）、ステップＳ２に移行する。プロフィバスネットワーク２からのフレームは所定の間隔で送信されるので、ステップＳ２〜ステップＳ１１のフローが繰り返され、監視タイマー部３７はタイマー値が０になることはない。そのため、プログラマブル表示器１からトークンが発信されることはなく、誤ってトークンが発信されることによるネットワークの妨害を回避できる。

なお、本実施形態では、検出ボーレートと受信ボーレートとが一致しないために、ステップＳ２〜ステップＳ１１のフローが繰り返される場合、ユーザの操作によりプログラマブル表示器１のボーレートが再設定され、検出ボーレートと受信ボーレートとが一致するまで、バスモニターが継続される。また、この場合、警告ランプを点灯させたり、表示画面にエラー表示させることにより、ユーザに接続エラーを報知してもよい。

（ソフトウェアによる本発明の実施）
本実施形態に係るプログラマブル表示器１のバスモニター回路部３は、ハードウェアロジックによって構成していたが、バスモニター回路部３の少なくとも一部の機能を、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、プログラマブル表示器１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるプログラマブル表示器１のプログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記コンピュータ切替器１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、プログラマブル表示器１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｉｖａｔｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

（付記事項）
上記の実施形態では、プロフィバスネットワークに接続される通信機器として、プログラマブル表示器を例示したが、これに限定されない。プロフィバスネットワークに接続される通信機器としては、ＰＬＣやＰＣなどが挙げられる。また、トークンを利用して通信を行うネットワークとして、プロフィバスネットワークを例示したが、これに限定されない。

また、上記の実施形態に係るプログラマブル表示器は、ネットワークの検出ボーレートと設定ボーレートとが一致しない場合、ユーザによってボーレートが再設定され、検出ボーレートと設定ボーレートとが一致するまで、内部カウンタである監視タイマー部はダウンカウント動作を継続する。これに対し、ネットワークの検出ボーレートと設定ボーレートとが一致しない場合、設定ボーレートを検出ボーレートに自動的に一致させる構成としてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、トークンを利用して通信を行うネットワークに接続される通信機器に好適である。

１ プログラマブル表示器
２ プロフィバスネットワーク（ネットワーク）
３ バスモニター回路部
４ ＣＰＵ
３１ 通信受信部（受信手段）
３２ 受信ボーレート検出部（ボーレート検出手段）
３３ ボーレート設定部
３４ ボーレート比較部（ボーレート比較手段）
３５ 接続エラー検出部
３６ トークンリング参加シーケンス部
３７ 監視タイマー部
３８ 通信送信部（送信手段）

Claims (1)

1. トークンを利用して通信を行うネットワークに接続される通信機器であって、
   上記ネットワークから信号を受信する受信手段と、
   上記ネットワークに信号を送信する送信手段と、
   上記受信手段が受信した信号のボーレートを検出するボーレート検出手段と、
   上記ボーレート検出手段によって検出された検出ボーレートと、上記通信機器に設定された設定ボーレートとを比較するボーレート比較手段とを備え、
   上記送信手段は、上記検出ボーレートと上記設定ボーレートとが異なる場合、トークンの発信を行わず、上記通信機器が上記ネットワークに接続されてから所定期間内に上記受信手段が信号を受信しない場合、トークンを発信することを特徴とする通信機器。

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