[发明专利]数据中继装置、数据发送装置以及网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及进行协议不同的网络之间的中继的技术。

背景技术

在工厂自动化(Factory Automation)中，通过由各种从动装置和对多个从动装置进行集中管理的主装置(可编程序逻辑控制器(PLC)：Programmable Logic Controller)等构成的工业用网络系统进行生产设备的控制，所述从动装置进行设置在生产线上的生产设备(马达、机器人、传感器等)的数据收集和控制。此外，设在各生产线或生产据点的工业用网络系统经由信息系统网络连接到上位的计算机，系统管理员或工程师可利用该计算机进行各工业用网络系统的状态监视和维护等。

作为用于连接可编程序逻辑控制器和从动装置之间的控制系统网络(现场网络(field network))，已知的有DeviceNet(开放网络的一种)、CompoNet(开放网络的一种)，EtherCAT(开放网络的一种)(注册商标)等标准。此外，在利用内部总线直接连接设备之间时也视为网络，定义为背板总线(BackplaneBus)。另一方面，作为连接可编程序逻辑控制器(PLC)和上位的计算机之间的信息系统网络，已知的有EtherNet/IP(开放网络的一种)等标准。如此，作为工业用网络的已知网络和协议的标准存在多种。因此，在1个网络系统中，有时混合多种协议不同的网络。在这种系统中，需要配置用于中继不同种类的网络之间的数据中继装置(也称作路由器、通信连接器(coupler)、中继器等)，并且进行协议转换(gate way)或路由选择(routing)。

对工业用网络系统中的一般的协议转换(gate way)方法进行说明。图1示出了由多种工业用网络构成的网络系统的结构例。最上位的计算机10和PLC20之间经由EtherNet/IP连接，通过背板总线(BackplaneBus)在PLC20上连接有3台从动装置21、22、23。此外，从动装置23和通信连接器30之间经由EtherCAT(注册商标)相连接，通过背板总线在通信连接器30上连接有3台从动装置31、32、33。并且，从动装置33通过DeviceNet连接到通信连接器40，通过背板总线在通信连接器40上连接有3台从动装置41、42、43。

在该结构中，在计算机10向最下游的从动装置43发送报文时，如下所示，经由共6种网络。

(1)计算机10→(EtherNet/IP)→PLC20

(2)PLC20→(背板总线)→从动装置23

(3)从动装置23→(EtherCAT)→通信连接器30

(4)通信连接器30→(背板总线)→从动装置33

(5)从动装置33→(DeviceNet)→通信连接器40

(6)通信连接器40→(背板总线)→从动装置43

此时，如图9的(1)所示，计算机10将从作为发送源节点的计算机10到作为目的地节点的从动装置43为止所经由的所有网络协议的头信息H1～H6依次附加到报文信息M来制作帧后进行发送。此外，如图9的(2)～(6)所示，进行网络的中继的PLC20、从动装置23、通信连接器30、从动装置33、通信连接器40通过依次对所接受的帧进行解压缩(decapsale)，能够应对协议差别。

上述方法仅通过帧的解压缩就能够实现协议转换(gate way)，所以具有能够简化对网络进行中继的通信连接器等的构造的优点。但是，另一方面，在该现有方法中存在如下所述的问题。

第一，发送报文的发送源节点必须要生成所有网络协议的头信息，因此，需要了解发送源节点的帧生成功能中高端技术性处理以及全协议的格式规格。此外，在发送源节点发送的报文接收到路由选择异常的情况下，为了解析在哪里发生了怎样的异常，维护担当者需要了解全协议的格式规格。第二，随着所经由的网络种类增加(因为进行多重压缩)，头信息变得庞大，用户实际可利用的数据区域(数据包的有效载荷(payload)的大小)变小。在网络混合的环境下，MTU(Maximum Transmission Unit)限制在与最小的网络上相应的帧大小。例如，在帧大小约为500字节时，如上所述必须重叠6个头信息时，即使1个头信息为30字节，头信息也占据帧大小的约1/3的180字节，导致通信效率降低。第三，例举很难应对新协议。即，每出现新协议时，必须改变发送目的地节点的帧生成功能，并且必须追加生成新协议的头信息的功能和将其压缩的功能，因此需要开发工时，并且影响范围(需要改变的设备和程序的范围)也较大。