JP7613110B2 - CONTROLLER, SETTING DEVICE, CONTROL METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、フィールドネットワークにおいて信号の伝搬遅延時間を設定するコントローラ、設定装置、制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a controller, a setting device, a control method, and a program for setting the propagation delay time of a signal in a field network.
ファクトリーオートメーション(Factory Automation:FA)の分野においては、作業の工程を分担する様々な種類の装置の制御が行われる。工場施設等一定の領域において作業に用いられる各種のコントローラ、リモートI/O、および製造装置を連携して動作させるために、これらの装置を接続する、フィールドネットワークとも呼ばれる産業用ネットワークが構築されている。
フィールドネットワークにおいては、システムを構成する装置間がケーブルによって接続される。このケーブルの長さにほぼ比例して、装置間で通信する信号に伝搬遅延が発生する。一方で、各装置で実行すべき処理の中には、所定の制御周期内に完了させる必要のある定周期タスクが存在する。
In the field of factory automation (FA), various types of devices that share work processes are controlled. In order to operate various controllers, remote I/O, and manufacturing devices used in work in a certain area such as a factory facility in a coordinated manner, an industrial network, also called a field network, that connects these devices has been constructed.
In a field network, the devices that make up the system are connected by cables. A propagation delay occurs in the signals transmitted between the devices, which is roughly proportional to the length of the cables. Meanwhile, among the processes that each device must execute, there are fixed-period tasks that must be completed within a given control period.
従来は、デフォルトで余裕をもったケーブル長さ(例えば、1000メートル)を想定して、想定されたケーブル長さに対応する伝播遅延時間を考慮して制御周期内で定周期タスクが完了するように制御していた。よって、必要以上に伝播遅延時間が長く設定されることになり、制御周期内で定周期タスクの実際の処理に使用できる時間が圧迫されていた。また、これを解消するために、実際に使っているケーブルの長さに基づいてユーザが手動で伝播遅延時間を設定することも行われていた。しかし、ユーザの手間がかかるとともに、伝播遅延時間を正確な値に設定することも困難であった。
なお、ケーブル長さを測定する技術に関しては、上記の特許文献に開示があるが、伝播遅延時間を考慮する点については開示されていない。
Conventionally, a generous cable length (e.g., 1000 meters) was assumed as a default, and control was performed so that periodic tasks were completed within a control period, taking into consideration the propagation delay time corresponding to the assumed cable length. This resulted in the propagation delay time being set longer than necessary, which put a strain on the time available for actual processing of periodic tasks within a control period. To solve this problem, users would manually set the propagation delay time based on the length of the cable actually being used. However, this was time-consuming for users, and it was also difficult to set the propagation delay time to an accurate value.
Although the above-mentioned patent documents disclose techniques for measuring cable length, they do not disclose any consideration of propagation delay time.
上記に鑑み、本発明では、フィールドネットワークにおいて、ユーザの手間がかからずに正確に、適切な伝搬遅延時間を設定できる技術を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a technology that allows users to set an appropriate propagation delay time accurately in a field network without any effort on their part.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るコントローラは、複数のスレーブ装置間をケーブルで接続するフィールドネットワークに接続されたコントローラであって、各スレーブ装置の物理層通信回路において計測されるSQI(signal quality indicator)値を取得するSQI値取得部と、SQI値取得部によって取得された前記SQI値に基づいて、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを算出し、前記フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出するケーブル総延長算出部と、ケーブル総延長に基づいて、前記フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する伝搬遅延時間設定部と、を備える。 In order to solve the above problems, a controller according to one embodiment of the present invention is a controller connected to a field network that connects multiple slave devices with cables, and includes an SQI value acquisition unit that acquires an SQI (signal quality indicator) value measured in the physical layer communication circuit of each slave device, a total cable length calculation unit that calculates the cable length between each slave device based on the SQI value acquired by the SQI value acquisition unit and calculates the total cable length in the field network, and a propagation delay time setting unit that sets the propagation delay time of a signal in the field network based on the total cable length.
上記構成によれば、ユーザの手間がかからずに正確にケーブル総延長を算出でき、算出されたケーブル総延長から信号の伝搬遅延時間を正確に算出できる。このため、適切な伝搬遅延時間を設定することができ、結果として、制御周期内での定周期タスクの実際の処理に使用できる時間を増加させることができる。 According to the above configuration, the total cable length can be calculated accurately without any effort on the part of the user, and the signal propagation delay time can be calculated accurately from the calculated total cable length. This makes it possible to set an appropriate propagation delay time, and as a result, it is possible to increase the time that can be used for the actual processing of periodic tasks within a control period.
また、上記一側面に係るコントローラは、SQI値取得部におけるSQI値取得処理、前記ケーブル総延長算出部におけるケーブル総延長算出処理、および、前記伝搬遅延時間設定部における伝搬遅延時間設定処理を所定のタイミングで実行するように指示するスケジューリング部をさらに備えてもよい。 The controller according to the above aspect may further include a scheduling unit that instructs the SQI value acquisition unit to perform the SQI value acquisition process, the total cable length calculation unit to perform the total cable length calculation process, and the propagation delay time setting unit to perform the propagation delay time setting process at a predetermined timing.
上記の構成によれば、トリガがなくとも、コントローラが、所定のタイミングで伝搬遅延時間を設定するので、ユーザに負担をかけることなく、適切なタイミングで伝播遅延時間の設定を実行することができる。 With the above configuration, the controller sets the propagation delay time at a predetermined timing even without a trigger, so the propagation delay time can be set at an appropriate timing without placing a burden on the user.
また、上記一側面に係るコントローラは、SQI値取得部におけるSQI値取得処理、前記ケーブル総延長算出部におけるケーブル総延長算出処理、および、前記伝搬遅延時間設定部における伝搬遅延時間設定処理を、外部からの指示入力に応じて実行するように指示する実行指示部をさらに備えてもよい。 The controller according to the above aspect may further include an execution instruction unit that instructs the SQI value acquisition unit to execute the SQI value acquisition process, the total cable length calculation unit to execute the total cable length calculation process, and the propagation delay time setting unit to execute the propagation delay time setting process in response to an instruction input from outside.
上記の構成によれば、ユーザは、システム立ち上げ時またはケーブル交換時など必要が生じたときに、伝搬遅延時間を再設定することができる。 With the above configuration, the user can reset the propagation delay time when necessary, such as when starting up the system or replacing a cable.
また、上記一側面に係るコントローラは、SQI値取得部は、前記SQI値を前記各スレーブ装置から複数回取得するとともに、前記ケーブル総延長算出部は、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを、複数回取得した前記SQI値の平均値に基づいて算出してもよい。 In addition, in the controller according to the above aspect, the SQI value acquisition unit may acquire the SQI value from each of the slave devices multiple times, and the total cable length calculation unit may calculate the cable length between each of the slave devices based on the average value of the SQI values acquired multiple times.
上記の構成によれば、SQI値は、ノイズなどの影響により一時的に値が大きくなることがありうるが、上記のように、複数回取得した値の平均値に基づいてケーブル長さを算出することにより、より正確に伝播遅延時間を設定することができる。 According to the above configuration, the SQI value may temporarily become large due to the influence of noise, etc., but as described above, by calculating the cable length based on the average value of values obtained multiple times, the propagation delay time can be set more accurately.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る設定装置は、コントローラと通信接続する設定装置であって、前記SQI値取得部におけるSQI値取得処理、前記ケーブル総延長算出部におけるケーブル総延長算出処理、および、前記伝搬遅延時間設定部における伝搬遅延時間設定処理を実行させる指示をユーザからの指示に応じて前記実行指示部に送信する実行指示送信部を備えてもよい。 To solve the above problem, a setting device according to one aspect of the present invention may be a setting device that is communicatively connected to a controller, and may include an execution instruction sending unit that sends instructions to the execution instruction unit in response to an instruction from a user to execute an SQI value acquisition process in the SQI value acquisition unit, a total cable length calculation process in the total cable length calculation unit, and a propagation delay time setting process in the propagation delay time setting unit.
上記の構成によれば、ユーザは、システム立ち上げ時またはケーブル交換時など必要が生じたときに、伝搬遅延時間を再設定することができる。 With the above configuration, the user can reset the propagation delay time when necessary, such as when starting up the system or replacing a cable.
また、上記一側面に係る設定装置は、前記伝搬遅延時間設定部によって設定された伝播遅延時間を取得し、前記コントローラに対する設定情報とともに、前記伝播遅延時間を前記コントローラに送信する設定情報送信部をさらに備えてもよい。 The setting device according to the above aspect may further include a setting information transmission unit that acquires the propagation delay time set by the propagation delay time setting unit and transmits the propagation delay time to the controller together with setting information for the controller.
上記の構成によれば、ユーザがコントローラの設定情報とともに伝搬遅延時間をコントローラに送信することができる。 With the above configuration, the user can send the propagation delay time to the controller along with the controller's configuration information.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、複数のスレーブ装置間をケーブルで接続するフィールドネットワークに接続されたコントローラの制御方法であって、前記各スレーブ装置の物理層通信回路において計測されるSQI(signal quality indicator)値を取得するSQI値取得ステップと、前記SQI値取得ステップによって取得された前記SQI値に基づいて、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを算出し、前記フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出するケーブル総延長算出ステップと、前記ケーブル総延長に基づいて、前記フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する伝搬遅延時間設定ステップと、を含む。 In order to solve the above problems, a control method according to one aspect of the present invention is a control method for a controller connected to a field network that connects multiple slave devices with cables, and includes an SQI value acquisition step of acquiring an SQI (signal quality indicator) value measured in a physical layer communication circuit of each of the slave devices, a total cable length calculation step of calculating the cable length between each of the slave devices based on the SQI value acquired by the SQI value acquisition step and calculating the total cable length in the field network, and a propagation delay time setting step of setting a propagation delay time of a signal in the field network based on the total cable length.
上記の構成によれば、上記コントローラと同様の効果を奏することができる。 The above configuration can achieve the same effect as the above controller.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るコントローラプログラムは、上記コントローラとしてコンピュータを機能させるためのコントローラプログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであってもよい。
上記構成によれば、上記コントローラと同様の効果を奏することができる。
In order to solve the above problem, a controller program according to one aspect of the present invention may be a controller program for causing a computer to function as the controller, and may be a program for causing a computer to function as each of the above parts.
According to the above configuration, it is possible to achieve the same effects as the above controller.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御プログラムは、コンピュータを機能させるための設定プログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させるための設定プログラムであってもよい。 To solve the above problems, a control program according to one aspect of the present invention may be a configuration program for causing a computer to function, and may be a configuration program for causing a computer to function as each of the above parts.
上記構成によれば、設定装置と同様の効果を奏することができる。 The above configuration can achieve the same effect as the setting device.
本発明の一態様によれば、フィールドネットワークにおいて、ユーザの手間がかからずに正確にケーブル総延長を算出でき、ケーブル総延長から適切な伝搬遅延時間を設定できる。その結果として、制御周期内でユーザのプログラムを実行できる時間を増加させることができる。 According to one aspect of the present invention, in a field network, the total cable length can be accurately calculated without any effort on the part of the user, and an appropriate propagation delay time can be set from the total cable length. As a result, the time during which a user's program can be executed within a control period can be increased.
以下では、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
§1 適用例
<システムの構成>
図1には、本実施形態に係るコントローラが含まれるフィールドネットワークで接続されるシステム100を示す構成図である。以下では、図1を参照して、システム100の構成について説明する。
§1 Application example <System configuration>
1 is a configuration diagram showing a
図1に示すように、システム100は、フィールドネットワークで接続される複数の装置を備える。より詳細には、システム100は、コントローラ(例えば、PLC:programmable logic controller)101、複数のスレーブ装置102a~102f、設定装置105、HMI(Human Machine Interface)104、および、ハブ装置103を備える。複数のスレーブ装置102a~102fは、総称してスレーブ装置102とも呼ぶ。コントローラ101および複数のスレーブ装置102a~102fは、ハブ装置103を介してEtherNET(登録商標)/IPまたはEtherCAT(登録商標)等の通信ネットワークで接続され、互いに連携してFA(factory automation)を実現する。なお、通信ネットワークの種類は上述のものに限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the
コントローラ101は、システム100全体に含まれる複数のスレーブ装置102a~102fの動作を制御する。HMI104は、コントローラ101の動作状態を表示するとともに、コントローラ101に対するユーザによる各種動作指示を受け付けるインターフェースである。
設定装置105は、ノートPCなどによって構成され、コントローラ101とUSB(Universal Serial Bus)によって接続される。設定装置105はシステム100の構成情報を格納するとともに、コントローラ101における制御に用いられる各種設定情報およびプログラムなどをユーザの指示に応じて設定する。
The
The
上記システム100に含まれる各装置で実行するプログラムの中には、一定の制御周期で実行する必要のあるものがある。一方、各装置間でケーブルを通じて送受信される信号は、ケーブルの長さに応じて伝搬遅延が生じてしまう。従って、制御周期から伝搬遅延時間を差し引いた時間内で、プログラムの実行が完了するようにタイミングを制御する必要がある。本実施形態では、コントローラ101が各スレーブ装置102a~102fで測定されるSQI値から各装置間を接続するケーブル長さを算出する。続いて、コントローラ101はシステム100の構成情報に基づいて、これらケーブル長さを合計してシステム100全体のケーブル総延長を算出し、ケーブル総延長から伝搬遅延時間を正確に算出する。コントローラ101は、算出された伝搬遅延時間に基づいて、制御周期内で各装置が動作するように制御のスケジューリングを行う。
Some of the programs executed by the devices included in the
§2 構成例
以下では、図2を参照して、コントローラ101および設定装置105の機能構成について説明する。
§2 Configuration Example The functional configuration of the
<コントローラおよび設定装置の機能構成>
図2は、コントローラ101および設定装置105の機能構成を示すブロック図である。図2に示すように、コントローラ101は、SQI値取得部1011、ケーブル総延長算出部1012、および伝搬遅延時間設定部1013、スケジューリング部1014および実行指示部1015を備える。SQI値取得部1011、ケーブル総延長算出部1012、および伝搬遅延時間設定部1013を総称して実行部1010とも呼ぶ。
<Functional configuration of controller and setting device>
Fig. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the
コントローラ101の実行部1010が伝搬遅延時間の設定処理を行う。スケジューリング部1014および実行指示部1015は、実行部1010が伝搬遅延時間の設定処理を開始するタイミングを指示する。なお、コントローラ101は、スケジューリング部1014および実行指示部1015の少なくともいずれか一方を備えていればよい。
The execution unit 1010 of the
SQI値取得部1011は、各スレーブ装置102の物理層通信回路において計測されるSQI(signal quality indicator)値を取得する。ケーブル総延長算出部1012はSQI値取得部1011によって取得されたSQI値に基づいて、各スレーブ装置102間のケーブル長さを算出し、フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出する。伝搬遅延時間設定部1013は、ケーブル総延長に基づいて、フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する。コントローラ101は、設定された伝搬遅延時間に基づいて、制御周期内での各装置の動作タイミングを制御する。
The SQI
スケジューリング部1014は、SQI値取得部1011におけるSQI値取得処理、ケーブル総延長算出部1012におけるケーブル総延長算出処理、および、伝搬遅延時間設定部1013における伝搬遅延時間設定処理を所定のタイミングで実行するように指示する。例えば、スケジューリング部1014は、一定の周期(例えば、毎日定時、所定日数毎、毎月の所定の日時等)で、実行部1010が上記伝搬遅延時間設定処理を開始するように指示してもよい。あるいは、スケジューリング部1014は、コントローラ101の立ち上げ時、ケーブル交換時等を検出し、そのタイミングで実行部1010が上記伝搬遅延時間設定処理を開始するように指示してもよい。即ち、コントローラ101が、外部からのトリガがなくても、設定されたタイミングで、自動的に、ケーブル総延長の算出および伝搬遅延時間の設定処理を実行する。上記のような構成によれば、ケーブルの交換やシステム100の構成の変更が発生した場合にも、その構成に最適な伝搬遅延時間を自動で設定することができる。また、ケーブルの経時劣化にも対応することができる。
The
または、実行指示部1015が、SQI値取得部1011におけるSQI値取得処理、ケーブル総延長算出部1012におけるケーブル総延長算出処理、および、伝搬遅延時間設定部1013における伝搬遅延時間設定処理を、外部からの指示入力に応じて実行するように指示してもよい。例えば、ユーザが、設定装置105から、コントローラ101に伝搬遅延時間設定処理の開始を指示するための所定のメッセージを送ってもよい。コントローラ101の実行部1010は、上記メッセージの受信をトリガとして伝搬遅延時間設定処理を開始してもよい。
Alternatively, the
ユーザが処理開始のトリガをコントローラ101に送る場合には、例えば、システム100の立ち上げ時またはケーブルの交換時などに、ユーザが設定装置105を用いて所定のメッセージをコントローラ101に送信し、コントローラ101は、これをトリガとして伝搬遅延時間算出処理の実行を開始してもよい。
When the user sends a trigger to start processing to the
設定装置105は、コントローラ101のSQI値取得部1011におけるSQI値取得処理、ケーブル総延長算出部1012におけるケーブル総延長算出処理、および、伝搬遅延時間設定部1013における伝搬遅延時間設定処理を実行させる指示をユーザからの指示に応じてコントローラ101の実行指示部1015に送信する実行指示送信部1051を備えてもよい。上述したように、コントローラ101の実行部1010は、ユーザからの指示をトリガとして伝搬遅延時間設定処理を開始してもよい。上記構成により、ユーザは、ケーブル交換時など必要な場合に、伝搬遅延時間設定処理の実行をコントローラ101に指示することができる。
The
また、設定装置105は、コントローラ101の伝搬遅延時間設定部1013によって設定された伝播遅延時間を取得し、コントローラ101に対する各種設定情報とともに、伝播遅延時間をコントローラ101に送信する設定情報送信部1052をさらに備えてもよい。コントローラ101では、取得した伝搬遅延時間および設定情報に基づいて、各装置の制御を実行する。
The
以下では、コントローラ101の実行部1010が行うSQI値の算出、ケーブル長さの算出、ケーブル総延長の算出、および伝搬遅延時間の設定について順に説明する。
The following describes in order the calculation of the SQI value, the calculation of the cable length, the calculation of the total cable length, and the setting of the propagation delay time performed by the execution unit 1010 of the
<SQI値の算出>
コントローラ101のSQI値取得部1011は、SQI値を取得する。SQI値はスレーブ装置102の物理層通信回路おいて計測される。なお、コントローラ101の物理層通信回路においてSQI値が計測されるようになっていてもよい。各スレーブ装置102には、直接、ケーブルにより接続される装置との間の信号通信におけるSQI(signal quality indicator)値の測定結果が保存される。SQI値は信号品質を示す数値であり、ノイズと正常な信号との割合から算出される。SQI値は装置間の通信を止めずに、常時、測定することができる。ここで、ケーブルで接続される2つの装置のうちいずれかの装置の物理層通信回路に、SQI値の測定機能を持たせればよい。しかし、より多くの装置に接続されているコントローラ101にこの機能を持たせることがより望ましい。
<Calculation of SQI value>
The SQI
<ケーブル長さの算出>
コントローラ101のケーブル総延長算出部1012は、SQI値取得部1011によって取得されたSQI値に基づいて、各スレーブ装置102間のケーブル長さを算出する。SQI値は、ケーブル長さと関係する。各装置のPHY通信回路に格納されているデータシートには、標準的な規格のケーブルについて、SQI値とケーブル長さとの関係を示すテーブルが格納されている。例えば、SQI値が2.0~2.5の場合はケーブル長さ50m、SQI値が3.0~3.5の場合はケーブル長さが100mに相当するといった関係がデータシートのテーブルに示されている。コントローラ101のケーブル総延長算出部1012は、各装置からSQI値を受信して、ケーブル長さを算出する。
<Calculating cable length>
The total cable
ケーブル長さが長いほど、SQI値はほぼ線形的に上昇する。SQI値取得部1011は、SQI値を各スレーブ装置102から複数回取得するとともに、ケーブル総延長算出部は、各スレーブ装置102間のケーブル長さを、複数回取得した前記SQI値の平均値に基づいて算出してもよい。SQI値は計測時のノイズの影響などによりバラつきがあるので、ケーブル長さを算出する場合には、数万個のSQI値のデータを平均した方が精度を上げることができる。
The longer the cable length, the higher the SQI value increases almost linearly. The SQI
また、ケーブル総延長算出部1012がSQI値からケーブル長さを算出するには、SQI値とケーブル長さの関係を示すグラフを用いてもよい。図3はその一例を示す。図3のグラフでは、横軸にケーブル長さ、縦軸にSQI値を取っている。図3から、ケーブル長さが長くなれば、ほぼ線形的にSQI値が上昇することがわかる。所定の規格のケーブルにおける実測値に基づいて、ケーブル長さとSQI値の関係とから回帰分析を行って、事前に以下の式を導いてもよい。
ケーブル長さ=(SQI値-a)/b
上記変換式においては、aおよびbの値は、ケーブルの種類により異なる。標準的な規格のケーブルにおいては、それぞれ、a=1.1216、b=0.0109であった。非標準的な規格のケーブルを使用する場合には、より正確な伝搬遅延時間を設定するためには、予めケーブルの種類ごとに上記変換式を算出してもよい。
Furthermore, when the cable total
Cable length = (SQI value - a) / b
In the above conversion formula, the values of a and b vary depending on the type of cable. For a cable of a standard specification, a = 1.1216 and b = 0.0109, respectively. When a cable of a non-standard specification is used, the above conversion formula may be calculated in advance for each type of cable in order to set a more accurate propagation delay time.
コントローラ101のケーブル総延長算出部1012は、フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出する。即ち、コントローラ101は、各スレーブ装置102からSQI値を取得し、上記テーブル、グラフまたは変換式に基づいて、各ケーブル長さを算出し、これらのケーブル長さを合計して、ケーブル総延長を算出する。
The total cable
<伝搬遅延時間の算出>
コントローラ101の伝搬遅延時間設定部1013は、算出されたケーブル総延長に基づいて、フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する。伝搬遅延時間はケーブルの総延長にほぼ比例して増加する。
<Calculation of propagation delay time>
The propagation delay
設定装置105では、一例として、デフォルトでケーブル総延長を1000mとして、伝搬遅延時間が設定されている。上記SQI値からの測定結果に基づいて算出された値を用いて設定を変更すれば、適切な伝搬遅延時間を設定することができる。
In the
<処理の流れの説明>
図4は、本発明の実施形態における伝搬遅延時間を設定する処理の流れを示すフローチャートである。以下では、図4を参照して、伝搬遅延時間を設定する処理の流れについて説明する。
<Explanation of processing flow>
4 is a flowchart showing a process flow for setting a propagation delay time in an embodiment of the present invention. The process flow for setting a propagation delay time will be described below with reference to FIG.
(ステップS110)
まず、コントローラ101のケーブル総延長算出部1012が、フィールドネットワーク内のケーブル総延長を設定(算出)する。ユーザが手動でケーブル総延長算出処理の開始を指示する場合にはステップS120へ、コントローラ101が自動でケーブル総延長算出処理開始する場合にはステップS220に進む。
以下、ステップS120からS170までは、ユーザが手動で上記処理の開始を指示する場合の流れを示す。
(Step S110)
First, the total cable
Steps S120 to S170 below show the flow when the user manually instructs the start of the above process.
(ステップS120)
ユーザからの上記処理を実行させる指示を、設定装置105の実行指示送信部1051からコントローラ101の実行指示部1015に送信する。例えば、ユーザが、所定のメッセージを、設定装置105の実行指示送信部1051からコントローラ101の実行指示部1015に送信してもよい。コントローラ101の実行指示部1015は、これをトリガとして、伝搬遅延時間設定処理を開始する指示を出す。
(Step S120)
An instruction from the user to execute the above process is transmitted from the execution
(ステップS130)
コントローラ101の実行指示部1015は、実行部1010(SQI値取得部1011)に対して、ケーブル長さを測定する指示を出す(SQI値を測定する指示を出す)。
(Step S130)
The
(ステップS140)
指示を受けたSQI値取得部1011は、各スレーブ装置102から、PHY通信回路の機能で測定されたSQI値を取得する。即ち、各装置は測定されたSQI値をコントローラ101のSQI値取得部1011に返信する。上述したように、SQI値はバラつきがあるので、数万個のデータを平均したほうが精度を上げることができる。
(Step S140)
The SQI
(ステップS150)
コントローラ101のケーブル総延長算出部1012は、SQI値取得部1011から受信したSQI値に基づいて、ケーブル長さを算出する。ケーブル総延長算出部1012は、更に、各ケーブル長を合算してシステム100内のケーブル総延長を算出する。
(Step S150)
The total cable
(ステップS160)
コントローラ101は、算出したケーブル総延長を、設定装置105に送信する。設定装置105では、〔ケーブル総延長〕の項目に格納する。図5には、設定装置105における、コントローラ101に対する設定情報の表示・入力画面の一例を示す。この例では、ケーブル総延長のデフォルト値として1000mが設定されているが、この値が、コントローラ101にて算出されたケーブル総延長の値に書き換えられる。
(Step S160)
The
(ステップS170)
設定装置105は、ユーザの指示に基づき、コントローラ101に対する設定情報とともに設定されたケーブル総延長の値をコントローラ101に送信する。コントローラ101の伝搬遅延時間設定部1013は、算出されたケーブル総延長に基づいて、フィールドネットワークにおける信号の伝搬遅延時間を設定する。なお、コントローラ101において、ケーブル総延長算出部1012によるケーブル総延長の算出結果が、そのまま伝搬遅延時間設定部1013に送られて伝搬遅延時間の設定が行われても良い。
(Step S170)
The
ユーザはケーブルを交換したとき、システムの変更をしたときなど、必要な場合に、上記ステップS120において設定装置からトリガとなる指示を送信し、コントローラ101(実行部1010)が、S130からS170までの処理を実行して、伝搬遅延時間を再設定する。 When the user replaces a cable, modifies the system, or otherwise needs to do so, the setting device sends a triggering instruction in step S120, and the controller 101 (execution unit 1010) executes the processes from S130 to S170 to reset the propagation delay time.
次に、コントローラ101により、自動で伝搬遅延時間が算出される場合の処理(ステップS220~S270)について説明する。
Next, we will explain the process (steps S220 to S270) when the
(ステップS220)
コントローラ101のスケジューリング部1014がコントローラ101の実行部1010に所定のタイミングで実行するように指示する。即ち、コントローラ101の内部でケーブル総延長の算出処理を実行(開始)する。上記手動による処理の場合(ステップS120)と異なり、コントローラ101はトリガなしで、設定処理を開始する。
(Step S220)
The
(ステップS230からS250)
ステップS230からS250の処理は、上述のステップS130~S150までと同じであるのでここでは説明を繰り返さない。
(Steps S230 to S250)
The processes from steps S230 to S250 are the same as those from steps S130 to S150 described above, and therefore will not be described repeatedly here.
(ステップS260)
コントローラ101の伝搬遅延時間設定部1013は、算出したケーブル総延長に基づいて、伝搬遅延時間を設定する。コントローラ101は、設定された伝搬遅延時間に基づいて制御のスケジューリングを行う。
(Step S260)
The propagation delay
(ステップS270)
予め設定されたタイマに応じて、コントローラ101は、ステップS220に戻って、一連の伝搬遅延時間設定処理を繰り返す。
(Step S270)
According to the preset timer, the
上記のような構成によれば、ユーザがコントローラ101にトリガを送信しなくても、所定のタイミングで、適切な伝搬遅延時間を再設定することができる。タイミングは、一定周期であってもよいし、不定期であってもよい。
With the above configuration, the propagation delay time can be reset to an appropriate value at a specified timing without the user having to send a trigger to the
<キャリブレーション>
上記では、標準的な規格のケーブルを用いるフィールドネットワークにおける伝搬遅延時間設定処理を例にして説明した。しかし、本発明は上記例に限定されるものではなく、非標準的な規格のケーブルを用いたフィールドネットワークにおいて伝搬遅延時間を設定する場合にも適用することができる。この場合、非標準的な規格のケーブルに合わせて、キャリブレーションを行うことにより、より適切な伝搬遅延時間を算出することができる。
<Calibration>
The above describes an example of the propagation delay time setting process in a field network using a cable of a standard specification. However, the present invention is not limited to the above example, and can also be applied to a case where a propagation delay time is set in a field network using a cable of a non-standard specification. In this case, a more appropriate propagation delay time can be calculated by performing calibration according to the cable of the non-standard specification.
まず、非標準的な規格のケーブルについて、SQI値を測定し、測定されたSQI値と各ケーブル長さの関係を取得する。次に、ケーブル長さから求められるケーブル総延長と伝搬遅延時間の関係を実験によって確認する。SQI値とケーブル長さの関係については、図3に示すようなグラフを作成してもよいし、SQI値とケーブル長さの関係を示す変換式、あるいはテーブルを作成してもよい。上述のように、SQI値からケーブル総延長を算出し、ケーブル総延長から適切な伝搬遅延時間を設定することができる。 First, the SQI value is measured for cables of non-standard specifications, and the relationship between the measured SQI value and each cable length is obtained. Next, the relationship between the total cable length calculated from the cable length and the propagation delay time is confirmed by experiment. Regarding the relationship between the SQI value and cable length, a graph such as that shown in Figure 3 may be created, or a conversion formula or table showing the relationship between the SQI value and cable length may be created. As described above, the total cable length can be calculated from the SQI value, and an appropriate propagation delay time can be set from the total cable length.
〔ソフトウェアによる実現例〕
コントローラ101および設定装置105の制御ブロック(特にSQI値取得部1011、ケーブル総延長算出部1012、伝搬遅延時間設定部1013、スケジューリング部1014、実行指示部1015、実行指示送信部1051、設定情報送信部1052)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Software implementation example]
The control blocks of the
後者の場合、コントローラ101および設定装置105は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the
本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments.
100 システム
101 コントローラ
102 スレーブ装置
103 ハブ装置
104 HMI
105 設定装置
1010 実行部
1011 SQI値取得部
1012 ケーブル総延長算出部
1013 伝搬遅延時間設定部
1014 スケジューリング部
1015 実行指示部
1051 実行指示送信部
1052 設定情報送信部
100
105 Setting device 1010
Claims (9)
前記各スレーブ装置の物理層通信回路において計測されるSQI(signal quality indicator)値を取得するSQI値取得部と、
前記SQI値取得部によって取得された前記SQI値に基づいて、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを算出し、前記フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出するケーブル総延長算出部と、
前記ケーブル総延長に基づいて、前記フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する伝搬遅延時間設定部と、
を備えるコントローラ。 A controller connected to a field network that connects a plurality of slave devices with cables,
an SQI value acquisition unit that acquires an SQI (signal quality indicator) value measured in a physical layer communication circuit of each of the slave devices;
a total cable length calculation unit that calculates a cable length between each of the slave devices based on the SQI value acquired by the SQI value acquisition unit, and calculates a total cable length in the field network;
a propagation delay time setting unit that sets a propagation delay time of a signal in the field network based on the total cable length;
A controller comprising:
前記ケーブル総延長算出部は、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを、複数回取得した前記SQI値の平均値に基づいて算出する、請求項1~3のいずれか一項に記載のコントローラ。 The SQI value acquisition unit acquires the SQI value from each of the slave devices a plurality of times,
4. The controller according to claim 1, wherein the total cable length calculation unit calculates the cable length between each of the slave devices based on an average value of the SQI values obtained multiple times.
前記SQI値取得部におけるSQI値取得処理、前記ケーブル総延長算出部におけるケーブル総延長算出処理、および、前記伝搬遅延時間設定部における伝搬遅延時間設定処理を実行させる指示をユーザからの指示に応じて前記実行指示部に送信する実行指示送信部を備える設定装置。 A setting device communicatively connected to the controller according to claim 3,
A setting device comprising: an execution instruction transmission unit that transmits instructions to the execution instruction unit to execute an SQI value acquisition process in the SQI value acquisition unit, a total cable length calculation process in the total cable length calculation unit, and a propagation delay time setting process in the propagation delay time setting unit in response to an instruction from a user.
前記各スレーブ装置の物理層通信回路において計測されるSQI(signal quality indicator)値を取得するSQI値取得ステップと、
前記SQI値取得ステップによって取得された前記SQI値に基づいて、前記各スレーブ装置間のケーブル長さを算出し、前記フィールドネットワーク内のケーブル総延長を算出するケーブル総延長算出ステップと、
前記ケーブル総延長に基づいて、前記フィールドネットワークにおける信号の伝播遅延時間を設定する伝搬遅延時間設定ステップと、
を含む制御方法。 A method for controlling a controller connected to a field network that connects a plurality of slave devices with cables, comprising the steps of:
an SQI value acquisition step of acquiring an SQI (signal quality indicator) value measured in a physical layer communication circuit of each of the slave devices;
a total cable length calculation step of calculating a cable length between each of the slave devices based on the SQI value acquired in the SQI value acquisition step, and calculating a total cable length in the field network;
a propagation delay time setting step of setting a propagation delay time of a signal in the field network based on the total cable length;
A control method comprising:
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