[发明专利]通信管理装置、通信节点、通信系统以及数据通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在利用以太网(注册商标)进行连接的通信节点之间利用令牌帧进行通信的通信管理装置、通信节点、通信系统、以及数据通信方法。

背景技术

当前，作为在由线缆连接的通信节点之间进行数据的接收/发送的方式，已知以太网(注册商标，以下相同)。对于以太网中的通信节点的连接方式，已知有总线拓扑、星形拓扑和线形拓扑等(例如，参照非专利文献1)。

总线拓扑如下所示构成，即，将作为主干线的1根线缆为中心，从该主干线开始隔着适当的间隔延伸出分支线缆，从而配置多个通信节点。由于在该总线拓扑中，如果多个通信节点同时发送数据，则导致数据冲突，所以采用在避免冲突的同时确保发送权并向全部所连接的通信节点传送数据的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection)方式进行数据发送。

但是，近年来的通信节点的连接方式中，星形拓扑成为主流。在该星形拓扑中形成下述结构，即，将具有多个端口的、被称为交换式集线器的通信节点作为中心，将其它通信节点经由交换式集线器的各端口和UTP线缆(Unshielded Twisted Pair Cable)等线缆而进行连接。另外，由于交换式集线器具有缓冲存储器，即使在多个通信节点同时发送了数据的情况下，也先将数据存储在缓冲存储器中，然后向发送目标的端口或者除了接收到该数据的端口以外的全部端口发送数据，所以不必考虑如总线拓扑那样的数据之间的冲突。

非专利文献1：石田修、濑户康一郎主编，《インプレス標準教科書シリ一ズ改訂版10ギガビツトEthernet教科書》，“株式会社インプレス  ネツトビジネスカンパニ一”，2005年4月11日

发明内容

但是，近年来，即使在将要求实时性的FA(Factory Automation)设备之间连结的网络(以下称为FA网络)中，通常也将各设备之间利用以太网连接而进行控制。例如，构筑有将对控制对象进行控制的可编程控制器的通信单元(以下称为主站点)之间、以及可编程控制器的通信单元(主站点)和输入/输出设备的通信单元(以下称为从属站点)之间利用以太网连接而形成的控制系统。

在控制系统中，由于要求实时性，所以在预先确定的时间内执行以下一系列处理并反复进行这一系列处理，即，该一系列处理是指从从属站点向主站点发送数据，在主站点中利用从从属站点接收到的数据进行规定的运算处理，计算出控制数据，并向各从属站点发送控制数据。

通常，在控制系统中连接有多个从属站点，从从属站点向主站点在短时间内发送大量数据。此时，在控制系统为星形拓扑的情况下，即使从属站点同时发送数据，也会被存储在交换式集线器的缓冲存储器中，按顺序向主站点发送。但是，如果在控制系统中连接多个从属站点，则存储在缓冲存储器中的数据量变多，向主站点进行中继的数据产生延迟。并且，在最差情况下，产生在预先确定的时间内无法完成向主站点的数据发送而破坏控制系统的实时性的问题点。另外，有可能由于交换式集线器的缓冲存储器用尽而发生帧舍弃，或者来自从属站点的数据瞬间集中在主站点中，根据主站点的处理速度不同而有可能在主站点内也发生帧丢失。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种通信管理装置、通信节点、通信系统以及数据通信方法，其在要求实时性的网络中，在利用以太网进行帧的接收/发送的情况下，可以在不产生数据延迟的状态下进行帧的接收/发送。

为了实现上述目的，本发明所涉及的通信管理装置，对利用以太网(注册商标)线缆以星状或者线状将多个通信节点连接的同一网段的网络内的数据发送进行管理，该通信管理装置的特征在于，具有：网络存在确认单元，其进行网络存在确认处理，在该处理中，从所述通信节点取得存在于所述网络内的所述通信节点、及所述通信节点之间的连接关系，生成网络存在信息；令牌循环顺序确定单元，其利用所述网络存在信息确定令牌循环顺序，以使得数据的发送权即令牌帧通过相邻的2个所述通信节点之间的传输路径的次数成为最小；设置处理单元，其基于所述令牌循环顺序，向所述网络内的所述各通信节点，通知该通信节点之后的下一个赋予所述发送权的通信节点即令牌循环目标信息；令牌帧处理单元，其对接收到的所述令牌帧内的发送权获得装置信息和本装置的MAC地址进行比较，判定是否得到发送权，在得到发送权的情况下，在由数据帧通信处理单元发送数据帧后，发送基于所述令牌循环顺序而在所述发送权获得装置信息中设定了下一个通信节点的令牌帧；以及数据帧通信处理单元，其在获得所述发送权的情况下，发送数据帧，接收来自其它所述通信节点的数据帧。