同期制御システム

【課題】同期制御をマスタ端子主導とし、タイミングフラグ同調によって生じる同期精度低下の要因に対応するための同期制御システムを提供する。
【解決手段】送受信するデータパケットを保持するとともに同期制御のためのパケットを受信したとき同期制御演算のための受信タイミングを取得する伝送インタフェース部と、一定の内部タイミングを生成するタイミング生成部と、特定のスレーブ端子に対して同期要求督促パケットの送信を行い同期要求督促パケットを受信したスレーブ端子から同期要求パケットを受信したときは同期応答パケットを送信する送受信処理部と、データパケットを受信した時刻と受信したデータパケットに付加されている時刻情報とから同期誤差を演算して同期状況の判定を行うとともに同期状況に応じて補正量を調節しタイミング生成部に内部タイミング補正の指令を送信する同期制御部とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マスタ端子と複数のスレーブ端子との間の同期をとる同期制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、差動保護継電器は、送電線の各端子において計器用変流器により入力された電流を同一時刻にサンプリングしてディジタル化する。そして、このディジタル化された電流データを通信系を介して相互に伝送しあい、各端子で自端の電流と対向端から受信した電流データを用いて差動保護演算を行い事故判定を行う。ここで、同一時刻に電流データのサンプリングを同時に行うことはサンプリング同期と呼ばれる。送電線の各端子間でマスタ端子とスレーブ端子を決め、それぞれ自端子のサンプリングタイミングのデータをタイミングフラグとして送信する。各端子では、自端子のサンプリングタイミング時刻と相手端子からのタイミングフラグの受信時刻との時間間隔を測定し、マスタ端子から時間間隔をスレーブ端子に送信すれば、スレーブ端子ではサンプリング同期誤差を求め、この時間分だけサンプリングタイミングを補正することにより、マスタ端子、スレーブ端子のサンプリングタイミングの同期が実現できる。このような同期制御システムは、差動保護継電器だけでなく多くの伝送システムで適用されている。
【０００３】
従来の同期制御システムとして、時計を内蔵した装置へ同期信号が送信される際に要した伝送制御待ち時間により同期する時刻を補正して、精度を向上するようにしたものがある（特許文献１参照）。また、伝送の都度伝送遅延時間が変化しても時間設定側装置及び被時刻設定側装置間での時刻同期の精度を許容誤差範囲内に収めるようにしたものがある（特許文献２参照）。さらに、１極のマスタ端子と複数のリモート局を接続するシリアル伝送路から構成されるネットワークシステムで、サンプリングデータ処理のオーバヘッドを吸収し、収集したデータを早く処理するようにしたものがある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５４２１号公報
【特許文献２】特開２００６−５０１２１号公報
【特許文献３】特開平１１−２２０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の同期制御システムは、スレーブ端子が主導で同期制御通信を行っているので、各スレーブ端子が同期制御を行って内部タイミングを合わせることによって、各スレーブ端子からのタイミングフラグが同調する。ここで、保護継電器に代表される装置にギガビットイーサネット（登録商標）に代表される高速ネットワークを適用し、かつ、このような同期制御システムを適用する場合に、スイッチングハブ等の中継機器において各スレーブ端子からのタイミングフラグ受信が同調し、中継機器でのバッファリングによる送出遅延やマスタ端子の打ち返し遅延が生じる。その結果、正確な受信タイミングが得られず、同期精度低下の要因となる。
【０００６】
本発明の実施形態では同期制御をマスタ端子主導とし、タイミングフラグ同調によって生じる同期精度低下の要因に対応するための同期制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の同期制御システムは、ネットワークに接続されたマスタ端子と複数のスレーブ端子にそれぞれ伝送処理装置を設け、マスタ端子と複数のスレーブ端子との間の同期を実現する同期制御システムである。マスタ端子の伝送処理装置は、送受信するデータパケットを保持するとともに同期制御のためのパケットを受信したとき同期制御演算のための受信タイミングを取得する伝送インタフェース部と、一定の内部タイミングを生成するタイミング生成部と、特定のスレーブ端子に対して同期要求督促パケットの送信を行い同期要求督促パケットを受信したスレーブ端子から同期要求パケットを受信したときは同期応答パケットを送信する送受信処理部と、データパケットを受信した時刻と受信したデータパケットに付加されている時刻情報とから同期誤差を演算して同期状況の判定を行うとともに同期状況に応じて補正量を調節し前記タイミング生成部に内部タイミング補正の指令を送信する同期制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施形態１に係る同期制御システムの構成図。
【図２】本発明の実施形態１における同期制御シーケンスの一例を示す説明図。
【図３】本発明の実施形態１におけるマスタ端子が複数スレーブ端子と同期制御を行う場合の同期制御シーケンスの説明図。
【図４】本発明の実施形態１におけるマスタ端子の同期制御のためのパケット送信処理内容を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施形態１におけるスレーブ端子の同期制御のためのパケット送信処理内容を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態１における同期制御部１１ｄにおける同期制御アルゴリズムの処理内容を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態２におけるマスタ端子が複数スレーブ端子と同期制御を行う場合の同期制御シーケンスの説明図。
【図８】本発明に係る実施形態３に係る同期制御システムの構成図。
【図９】本発明に係る実施形態３における端子情報管理部１１ｅに格納されるテーブルの説明図。
【図１０】本発明の実施形態４における伝送インタフェース部の説明図。
【図１１】この発明の実施形態５で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合のデータパケットの説明図。
【図１２】本発明の実施形態５で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の同期制御シーケンスの説明図。
【図１３】本発明の実施形態５で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の端子情報管理部のテーブルの説明図。
【図１４】本発明の実施形態６でマスタ端子が督促解除指令パケットを送信する場合の同期制御シーケンスの一例の説明図。
【図１５】本発明の実施形態６でマスタ端子が督促解除指令パケットを送信する場合の同期制御シーケンス他の一例の説明図である。
【図１６】本発明の実施形態６における同期制御システムの遷移の説明図。
【図１７】本発明の実施形態７で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の端子情報管理部のテーブルの説明図。
【図１８】本発明の実施形態７でマスタ端子がネットワークから切り離された場合の同期制御シーケンスの説明図。
【図１９】本発明の実施形態７でネットワークから切り離されたマスタ端子がネットワークに再接続した場合の同期制御シーケンスの説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る同期制御システムについて説明する。本発明の実施形態では、保護継電器におけるサンプリング同期制御を例として説明する。
【００１０】
（実施形態１）（請求項１対応）
図１は本発明の実施形態１に係る同期制御システムの構成図である。図１の実施形態１では、マスタ端子１及び各スレーブ端子２ａ〜２ｎは保護継電器であり、マスタ端子１と各スレーブ端子２ａ〜２ｎとの間でサンプリング同期制御を行う場合を示している。
【００１１】
図１に示すように、マスタ端子１は伝送処理装置１１を有し、伝送処理装置１１は、伝送インタフェース部１１ａと、タイミング生成部１１ｂと、送受信処理部１１ｃと、同期制御部１１ｄとから構成される。保護継電器であるマスタ端子１は保護継電器演算データ１２を有し、マスタ端子１の送受信処理部１１ｃは、各スレーブ端子２ａ〜２ｎと保護継電器演算データ１２を相互に情報を転送し合う。すなわち、各スレーブ端子２ａ〜２ｎは、マスタ端子１の保護継電器と同一の機能を有し、各スレーブ端子２ａ〜２ｎがそれぞれ中継機器３を介して高速ネットワーク４に接続されている。
【００１２】
マスタ端子１及びスレーブ端子２ａ〜２ｎは、ネットワーク４及び中継機器３を経由して受信するデータパケットを入力とし、保護継電器演算データ１２に含まれる電流値や電圧値など電気量に代表される情報や、機器の監視、制御に必要な情報、及び同期制御のために必要な情報を、送受信処理部１１ｃがデータパケット化したものを出力としている。
【００１３】
伝送処理装置１１の伝送インタフェース部１１ａは、データパケットをネットワーク４及び中継機器３を経由して送受信し、データパケットを受信したタイミングを取得している。また、送信する前のデータパケットや他の端子から受信したデータパケットを保持する、ＦＩＦＯ（First-in First-out）に代表されるような機構を有している。
【００１４】
伝送処理装置１１のタイミング生成部１１ｂは、マスタ端子１及びスレーブ端子２ａ〜２ｎにおいて、水晶発振器等に代表される内部時計素子を用いて各自の内部タイミング信号を生成し、伝送処理装置１１での共通の処理タイミングとして指令している。
【００１５】
伝送処理装置１１の送受信処理部１１ｃは、保護継電器演算データ１２に含まれる電流値や電圧値など電気量に代表される情報や、同期制御のために必要な情報をデータパケット化して伝送インタフェース部に受け渡し、タイミング生成部１１ｂから指令された処理タイミングを元にサンプリングタイミングの制御を行い、伝送インタフェース部１１ａが受信したデータパケットの内容の解析を行う。当該データパケットには送信元端子情報と送信先端子情報が含まれ、受信側が送信元端子を識別できるようになっている。
【００１６】
また、マスタ端子１は、スレーブ端子２ａ〜２ｎのいずれか１つの端子に対して同期要求督促パケット送信を行う。スレーブ端子２ａ〜２ｎは、受信したパケットを解析し、それが同期要求督促パケットであった場合に、マスタ端子１に対して同期要求パケットを送信する。マスタ端子１が同期要求パケットを受信した後、同期要求督促パケットを送信した先のスレーブ端子２に対して同期応答パケットを送信する。同期応答パケットを受信したスレーブ端子２は同期応答パケットに含まれる情報を同期制御部１１ｄに受け渡し、同期制御部１１ｄの演算結果に基づいて、タイミング生成部１１ｂが生成する内部タイミング信号の幅を増減することにより同期制御を実施する。なお、送受信処理部１１ｃは、一定時間相手側の保護継電器からの応答が無い場合にタイムアウトと判定し、同期制御の一連のシーケンスを再度やり直す処理を有している。
【００１７】
同期制御部１１ｄは、スレーブ端子２ａ〜２ｎが受信した同期応答パケットを送受信処理部１１ｃが解析した情報を利用して同期誤差を演算し、演算した同期誤差から同期状態の判定を行い、判定結果に基づいて内部タイミング信号の補正幅をタイミング生成部１１ｂに受け渡す。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態１における同期制御シーケンスの一例を示す説明図である。図２に示す一例では、保護継電器のマスタ端子１、スレーブ端子２ａ〜２ｎは共に、サンプリングタイミングがそれぞれのタイミング生成部１１ｂによって指令されている。
【００１９】
図２において、黒丸はマスタ端子１及びスレーブ端子２でのサンプリングタイミングである。すなわち、マスタ端子１のサンプリングタイミングは時点ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３…、スレーブ端子２のサンプリングタイミングは時点ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｓ３…である。
【００２０】
まず最初に、マスタ端子１は、あるサンプリングタイミングｔｍ１で同期要求督促パケットを送信する。スレーブ端子２は時点ｔａで同期要求督促パケットを受信し、その後、受信時刻に最も近いサンプリングタイミングｔｓ２（黒丸）で同期要求パケットを送信する。そして、ある伝送遅延Ｔｄを経てマスタ端子１は時点ｔｂで同期要求パケットを受信する。
【００２１】
このときマスタ端子１において、伝送インタフェース部１１ａがパケット受信時刻ｔｂとサンプリングタイミングｔｍ２の時間差ＴＭを取得する。また、このとき両端子のサンプリングタイミングの間には、同期誤差ΔＴが存在することになる。
【００２２】
その後、マスタ端子１のパケット受信時刻ｔｂとサンプリングタイミングｔｍ２との時間差ＴＭとを情報として含んだ同期応答パケットが送受信処理部１１ｃにより生成され、スレーブ端子２に対して送信する。そして、伝送遅延Ｔｄを経てスレーブ端子２は同期応答パケットを受信する。このときのパケット受信時刻ｔｃとサンプリングタイミングｔｓ３との時間差はＴＳである。スレーブ端子２側では、この時間差ＴＳと同期応答パケットに含まれる時間差ＴＭとから同期誤差ΔＴを演算する。伝送遅延Ｔｄは、マスタ端子、スレーブ端子間で一定であると仮定すると、Ｔｄ＝ΔＴ＋ＴＭである。また、時間差ＴＳは、ＴＳ＝Ｔｄ＋ΔＴである。以上より同期誤差ΔＴは、（１）式で示される。この同期誤差ΔＴを用いて、スレーブ端子２ａ〜２ｎは同期状態を判定する。
【００２３】
ΔＴ＝（ＴＳ−ＴＭ）／２ …（１）
次に、マスタ端子１が複数のスレーブ端子２ａ〜２ｎと同期制御を行う場合のシーケンスについて説明する。図３は、本発明の実施形態１におけるマスタ端子が複数スレーブ端子と同期制御を行う場合の同期制御シーケンスの説明図である。
【００２４】
図３の例では、スレーブ端子２ａ〜２ｎのそれぞれに１から始まる端子番号が付加されている（端子番号１〜ｎ）。マスタ端子１はスレーブ端子２ａ〜２ｎに対して順に同期要求督促パケットを送信し、最初の端子番号１のスレーブ端子２ａから最後の端子番号ｎのスレーブ端子２ｎへ同期要求督促パケットを送信し、一巡した後はスレーブ端子２ａに戻る。
【００２５】
図３の例では、図２に示したような同期制御シーケンスが１つのスレーブ端子２に対して完了するまで、次の送信先に対して同期要求督促パケットは送信しない。すなわち、図３の例では、図２に示した同期制御シーケンスをスレーブ端子２の一つずつに対して順次実施することとなる。
【００２６】
次に、同期制御シーケンスにおけるマスタ端子１側の動作について説明する。図４は本発明の実施形態１におけるマスタ端子１の同期制御のためのパケット送信処理内容を示すフローチャートである。図４では、同期制御対象のスレーブ端子２の端子番号をｍとする（ｍ≦ｎ）。スレーブ端子１は、あるサンプリングタイミングでスレーブ端子ｍに対して同期要求督促パケットを送信する（Ｓ１）。ここで、ネットワーク障害等の原因により、以前にパケット送信対象のスレーブ端子に対する同期制御処理をタイムアウトしている場合が考えられる。図４の例では、タイムアウト回数が３回以上の場合に、パケット送信対象のスレーブ端子２ｍが生存していないと判断するものとする。すなわち、マスタ端子１は、スレーブ端子２ｍのタイムアウト回数が３回以上であるか否かを判定し（Ｓ２）、タイムアウト回数が３回以上である場合は、同期要求督促パケットの送信対象のスレーブ端子番号を更新する（Ｓ３）。
【００２７】
タイムアウト回数が３回未満の場合は、次に一定時間内にスレーブ端子２ｍからの同期要求パケットの受信があるかどうかを判定する（Ｓ４）。一定時間内に同期要求パケットの受信が無い場合は、パケット送信対象のスレーブ端子のタイムアウト回数をカウントアップし（Ｓ５）、同期要求督促パケットの送信対象のスレーブ端子番号を更新する（Ｓ３）。
【００２８】
同期要求パケットの受信がある場合には、スレーブ端子２ｍへ同期応答パケットを送信し（Ｓ６）、以前にタイムアウトをしている場合にはパケット送信対象のスレーブ端子のタイムアウト回数をリセットする（Ｓ７）。その後、同期要求督促パケットの送信対象のスレーブ端子番号を更新する（Ｓ３）。
【００２９】
次に、同期制御シーケンスにおけるスレーブ端子側の動作について説明する。図５は本発明の実施形態１におけるスレーブ端子の同期制御のためのパケット送信処理内容を示すフローチャートである。スレーブ端子２ａ〜２ｎのそれぞれにおいて、マスタ端子１からの同期要求督促パケットの受信がある否かを判定し（Ｓ１）、同期要求督促パケットの受信がある場合には、マスタ端子１へ同期要求パケットを送信する（Ｓ２）。同期要求督促パケットの受信が無い場合には、何も行わずに動作を終了する。同期要求パケット送信後、マスタ端子１からの同期応答パケットの受信があるか否かを判定し（Ｓ３）、マスタ端子１からの同期応答パケットの受信がある場合には、同期制御部１１ｄによる同期制御を実行する（Ｓ４）。同期応答パケットの受信が無い場合には同じく動作を終了する。
【００３０】
次に、本発明の実施形態１における同期制御部１１ｄにおける同期制御アルゴリズムについて説明する。図６は本発明の実施形態１における同期制御部１１ｄにおける同期制御アルゴリズムの処理内容を示すフローチャートである。
【００３１】
同期制御部１１ｄは、同期誤差ΔＴを演算し（Ｓ１）、同期誤差ΔＴの大きさ｜ΔＴ｜が一定の閾値α（微補正実施の閾値）を越えているか否かを判定し（Ｓ２）、同期誤差ΔＴの大きさ｜ΔＴ｜が一定の閾値αを越えていないときは、十分な同期が行えていると判断し補正を行わない（Ｓ３）。
【００３２】
一方、閾値αを超えている場合には、次に同期誤差ΔＴの大きさ｜ΔＴ｜が一定の閾値β（高速補正実施の閾値）を超えているかどうか判定を行う（Ｓ４）。同期誤差ΔＴの大きさ｜ΔＴ｜が閾値βを超えていないときは微補正を行い（Ｓ５）、補正幅をタイミング生成部１１ｂに送信する（Ｓ６）。ステップＳ４の判定で閾値βを超えている場合には、同期状態の許容範囲を外れているため、高速補正の対象と判断し高速補正を行い（Ｓ７）、補正幅をタイミング生成部１１ｂに送信する（Ｓ６）。このように、内部タイミング信号の補正幅を決定し、補正幅をタイミング生成部１１ｂに送信する。
【００３３】
本発明の実施形態１による同期制御システムによれば、電気量データに代表されるデータパケットを通信系を介して相互に伝送しあう保護継電器において、同期要求督促パケットをマスタ端子１が送信することで同期制御をマスタ端子１の主導とし、マスタ端子１は各スレーブ端子２ａ〜２ｎに対して、順次同期要求督促パケットによりポーリングする。
【００３４】
これに対し、従来の同期制御システムにおいては、同期制御がスレーブ端子２ａ〜２ｎの主導であり、その結果、各スレーブ端子２ａ〜２ｎからの同期要求パケットの送出タイミングが同期する。この方法を用い、かつギガビットイーサネット（登録商標）に代表される高速ネットワークを使用する場合、中継機器３において各スレーブ端子２ａ〜２ｎからの同期要求パケットの受信が同調し、スイッチングハブに代表される中継機器３でのバッファリングによる送出遅延やマスタ端子１によるパケットの打ち返し遅延が生じ、保護継電器の端子数が増加するに従って同期精度が低下することが懸念されていた。
【００３５】
以上のように、本発明の実施形態１による同期制御システムでは、同期要求督促パケットをマスタ端子１が送信することで同期制御をマスタ端子主導とし、各スレーブ端子２ａ〜２ｎに対して一つ一つ一連の同期制御シーケンスを実施することにより、マスタ端子１側ではスレーブ端子２ａ〜２ｎ側からの同期要求パケット受信が１つの同期制御シーケンスにおいてただ１つとなり、中継機器３でのバッファリングによる送出遅延やマスタ端子１によるパケット打ち返し遅延を回避することが可能となり、それにより複数端子との同期制御において、高精度の同期精度を得ることが可能となる。
【００３６】
（実施形態２）（請求項２対応）
本発明の実施形態２について説明する。図７は本発明の実施形態２におけるマスタ端子が複数スレーブ端子と同期制御を行う場合の同期制御シーケンスの説明図である。この実施形態２は、図３に示した実施形態１に対し、マスタ端子１に対して、各スレーブ端子２ａ〜２ｎはネットワークに接続していることを伝えるための生存通知パケットを長周期で送信するようにしたものである。実施形態２では、マスタ端子１と各スレーブ端子２ａ〜２ｎとの間でサンプリング同期制御を実施する場合において、各スレーブ端子２ａ〜２ｎの電源を投入した直後の処理を例に説明する。
【００３７】
図７に示すように、実施形態２においては図３の構成に加えて、各スレーブ端子２ａ〜２ｎは、長周期に高速ネットワーク４に中継機器３を介して接続していることを通知するための生存通知パケットを送信している。各スレーブ端子２ａ〜２ｎの送受信処理部１１ｃは、電源投入直後から長周期で生存通知パケットをマスタ端子１に送信する。生存通知パケットには、送信元のスレーブ端子番号が情報として含まれており、送信先端子が送信元を識別できるようになっている。生存通知パケットを受信したマスタ端子１は、生存通知を送信したスレーブ端子２に対してのみ同期要求督促パケットを送信する。
【００３８】
図７の一例では、スレーブ端子２ａから生存通知パケットを受信してからしばらくの期間、スレーブ端子２ａに対してのみ同期制御シーケンスを実施し続けている。その後、スレーブ端子２ｎから生存通知を受信し、以後スレーブ端子２ｎに対しても同期制御シーケンスを実施している。それ以降も、生存通知を送信したスレーブ端子２に対してのみ同期制御シーケンスを順次実施する。
【００３９】
以上のように、本発明の実施形態２による同期制御システムでは、スレーブ端子２が長周期でマスタ端子１に対して、ネットワークに接続していることを通知するための生存通知パケットを送信し、生存通知パケットを受信したマスタ端子１は生存通知を送信した各スレーブ端子２に対してのみ同期制御シーケンスを順次実施する。それにより、マスタ端子１はネットワークに接続していない、あるいは電源がオンしていないスレーブ端子２に対して同期要求督促パケットを送信する処理が必要なく、結果的に同期制御シーケンスを最小限に抑えることが可能である。
【００４０】
以上により、実施形態１にて述べたマスタ端子１の主導の同期制御に加えて、生存が確認できているスレーブ端子２に対してのみ同期制御を行うことができ、それにより各端子同士でやり取りするパケットを最小限に留め、同期制御の効率を向上することが可能となる。
【００４１】
（実施形態３）（請求項３対応）
次に、本発明の実施形態３について説明する。図８は、本発明に係る実施形態３に係る同期制御システムの構成図である。この実施形態３は、伝送処理装置１１に対し、スレーブ端子１の情報及び同期制御の状況を管理するためのテーブルを格納した端子情報管理部１１ｅを追加して設けたものである。図１に示した実施形態１と同一の構成要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
図８に示すように、実施形態３においては、伝送処理装置１１に端子情報管理部１１ｅが追加して設けられている。端子情報管理部１１ｅは、送受信処理部１１ｃが解析した受信パケットの情報を元に各スレーブ端子２ａ〜２ｎの情報を保存されている。送受信処理部１１ｃは、送受信処理部１１ｃが同期制御のためのパケットを生成する際に、端子情報管理部１１ｅからスレーブ端子２ａ〜２ｎの情報を呼び出すことになる。
【００４３】
図９は、端子情報管理部１１ｅに格納されるスレーブ端子１の情報及び同期制御の状況を管理するためのテーブルの説明図である。図９に示すように、端子情報管理部１１ｅは、情報のキー値となるスレーブ端子番号カラム１１ｅ−ａ、各スレーブ端子の生存状況カラム１１ｅ−ｂ、現在同期制御シーケンス実施中のスレーブ端子を示す同期制御中カラム１１ｅ−ｃ、同期制御シーケンス実施中のスレーブ端子に対して同期応答パケット送信が可能な状態か否かを示す同期応答可否カラム１１ｅ−ｄ、タイムアウト回数カラム１１ｅ−ｅ、及び各スレーブ端子のアドレスを管理するアドレスカラム１１ｅ−ｆから構成されるテーブルを格納している。
【００４４】
図９において、アドレスカラム１１ｅ−ｆに保存される形式は、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。テーブルの最大行数は最大端子番号のｎであり、生存状況カラム１１ｅ−ｂ、同期制御中カラム１１ｅ−ｃ、及び同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの初期状態は全て「Ｎｏ」である。タイムアウト回数カラム１１ｅ−ｅの初期状態は全て「０」である。アドレスカラム１１ｅ−ｆの初期状態として、全て空白文字が格納されている。
【００４５】
図９の一例では、送受信処理部１１ｃが解析した受信データパケットがスレーブ端子２からの生存通知パケットであった場合、生存状況カラム１１ｅ−ｂにおいて端子番号２に対応するセルの内容を「Ｎｏ」から「Ｙｅｓ」に変更し、スレーブ端子２の生存状況を記憶している。また、端子番号１、ｎ−１、ｎからも同様に生存通知パケットを受信し、各端子番号に対応するセルの内容を「Ｎｏ」から「Ｙｅｓ」に変更している。
【００４６】
図９の一例では、同期要求督促パケットを送信し、同期制御中であるスレーブ端子はスレーブ端子２であり、この状態を記憶するために、同期制御中カラム１１ｅ−ｃの該当セルを「Ｙｅｓ」としている。また、図９の一例では、マスタ端子１がスレーブ端子２から同期要求パケットを受信した直後の状態であり、マスタ端子１はスレーブ端子２に対して同期応答パケット送信可能な状態である。この状態を記憶するために、同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの該当セルを「Ｙｅｓ」としている。なお、マスタ端子１がスレーブ端子２に対して同期応答パケット送信後は、スレーブ端子２に対する同期制御シーケンス実施完了の状態であるので、同期制御中カラム１１ｅ−ｃ及び同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの該当セルを「Ｙｅｓ」から「Ｎｏ」に戻すこととなる。
【００４７】
図９の一例では、累積してスレーブ端子１からは２回、スレーブ端子ｎ−１からは１回、一定時間に同期要求パケットの受信が無い状態である。送受信処理部１１ｃは図４の処理手順に基づきタイムアウト回数をカウントアップし、端子情報管理部１１ｅに各スレーブ端子のタイムアウトカウント値を渡し、タイムアウト回数カラム１１ｅ−ｆの端子番号１の該当セルに「２」を、端子番号ｎ−１の該当セルに「１」をそれぞれ記憶している。
【００４８】
マスタ端子１が生存通知パケットを受信する際に、送受信処理部１１ｃは、同パケットを解析し送信元スレーブ端子２のアドレスを得る。図９の例では、スレーブ端子２ａ（端子番号１）のアドレスは「１１：２２：３３：４４：５５：６６」、スレーブ端子２ｂ（端子番号２）のアドレスは「１１：２２：３３：４４：５６：７８」、スレーブ端子ｎ−１のアドレスは「１１：２２：３３：４４：ｃｄ：０１」、スレーブ端子ｎのアドレスは「１１：２２：３３：４４：ｃｄ：ｅｆ」であり、送受信処理部１１ｃは生存通知パケット解析後、これらアドレスを端子情報管理部１１ｅに渡し、アドレスカラム１１ｅ−ｆの該当セルに記憶している。
【００４９】
なお、図９の一例ではスレーブ端子２ｃ（端子番号３）がネットワークに接続していないため、各カラムの端子番号３に対応するセルは初期状態のままとなっている。また、相手スレーブ端子が生存していないと判断した場合には、各カラムの端子番号に対応するセルを初期状態にリセットする。
【００５０】
以上のように、本発明の実施形態３による同期制御システムでは、スレーブ端子２の生存状況及び同期制御状況、及びアドレスを管理・記憶し、送受信処理部１１ｃが同期制御のための各パケットを生成する際に、これら情報を利用するためにアクセスすることができる。それにより、送受信処理部１１ｃはスレーブ端子番号をキー値に、複数あるスレーブ端子のメンバ情報を一元管理することが可能となる。
【００５１】
（実施形態４）（請求項４対応）
次に、本発明の実施形態４について説明する。図１０は本発明の実施形態４における伝送インタフェース部１１ａの説明図である。この実施形態４は、図１に示した実施形態１に対し、伝送インタフェース部１１ａは、同期制御演算のための受信タイミング取得のためのレジスタを有し、レジスタのアドレスは各々のスレーブ端子２ａ〜２ｎの共通のアドレスとし、データパケット受信タイミング回路を１つでまかなうようにしたものである。実施形態４では、マスタ端子１がスレーブ端子２ａ〜２ｎから同期要求パケットを受信した場合を例にとり説明する。
【００５２】
実施形態４では、伝送インタフェース部１１ａにおいて受信タイミング取得のためのレジスタを全スレーブ端子２ａ〜２ｎの共通のアドレスとする。
【００５３】
図１０の一例においては、マスタ端子１及びスレーブ端子２ａ〜２ｎに内蔵されているレジスタに、受信タイミング取得専用のアドレスが３つ（０１００、０１０４、０１０８）割り当てられており、各端子がデータパケットを受信した際には、各端子の伝送インタフェース部１１ａに内蔵されているデータパケット受信タイミング回路を用いて当該レジスタに書き込みを行い、送受信処理部１１ｃは当該レジスタから受信タイミングを読み込む。
【００５４】
ここで、マスタ端子２が各スレーブ端子２ａ〜２ｎからのデータパケットを受信した場合に、スレーブ端子番号毎に受信タイミング取得レジスタを分けることも可能であるが、スレーブ端子数が４端子以上の場合にはレジスタが足りないし、与えられている３つ全て使用する場合には、端子番号に応じてどのレジスタを使用するか振り分けるような、非効率な処理を必要とする。
【００５５】
そこで、図１０の一例においては、アドレス０１００に位置する受信タイミング１のレジスタのみに使用を統一し、その他２つのアドレスを不使用とし、伝送インタフェース部１１ａは共通のアドレスを用いて受信タイミングを取得している。
【００５６】
以上のように、本発明の実施形態４による同期制御システムでは、データパケットの受信タイミング取得のためのレジスタを全スレーブ端子共通のアドレスとすることにより、データパケット受信タイミング回路の使用を１つのみでまかなうことが可能となり、与えられたハードウェアを拡張することなく同期制御システムが実現可能となる。また、複数端子の端子番号に応じてレジスタの使用を振り分けるような非効率な処理を避けることが可能となる。
【００５７】
（実施形態５）（請求項５対応）
本発明の実施形態５について説明する。この実施形態５は、図１に示した実施形態１に対し、送受信処理部１１ｃは、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子２ａ〜２ｎの数が一定の閾値を超えた場合に、同期要求督促パケットに同期要求を督促するスレーブ端子番号を情報として付加し、同期要求督促パケットをマルチキャスト送信するようにしたものである。実施形態５では、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子数が一定の閾値を超えた場合、マスタ端子１と各スレーブ端子２ａ〜２ｎとの間でのサンプリング同期制御を例にとり説明する。
【００５８】
図３に示した実施形態１では、同期要求督促パケットをユニキャストで送信している。一方、この実施形態５においては、ネットワーク４に中継機器３を介して接続しているスレーブ端子２ａ〜２ｎの数ｎが一定の閾値ｘを超えた場合に、送受信処理部１１ｃが送信先アドレスをユニキャストアドレスからマルチキャストアドレスに切り替える。また、督促先端子番号を複数指定することにより、複数スレーブ端子２ａ〜２ｎに対して同時に同期制御を行う。そして、この状態から電源停止等の理由によりネットワーク４からいくつかのスレーブ端子２の接続が切断し、スレーブ端子数が閾値ｘ以下となった場合は、再び送信先アドレスをユニキャストアドレスに戻す。スレーブ端子数は、端子情報管理部１１ｅの生存状況カラム１１ｅ−ｂの内容を読み込み、内容が「Ｙｅｓ」であるセル数をカウントすることにより求まる。
【００５９】
図１１は、実施形態５において各端子間で送受信しあうデータパケットの説明図である。図１１に示すように、データパケットは、最上位ビットから順に、送信先アドレス、送信元アドレス、上位プロトコル種別を示すタイプ、サンプリングタイミングを表す数値であるサンプリングアドレス、送信データ部、及びフレームチェックシーケンスコードから構成される。
【００６０】
データパケットの送信データには、電気量や端子番号、何のデータパケットかを識別するためのパケット種別といった情報を含む。また、パケット種別が同期要求督促パケットでかつ送信先アドレスがマルチキャストアドレスである場合には、督促先端子番号も送信データに含める。
【００６１】
図１２は、本発明の実施形態５で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の同期制御シーケンスの説明図である。図１２中のＭはマスタ端子、Ｓ１〜Ｓｎはスレーブ端子である。図１２に示すように、実施形態５においては、図３に示した同期シーケンスに加えて、スレーブ端子の数ｎが一定の閾値ｘを超えた場合に、同期要求督促パケットをマルチキャストで送信し、同期要求督促パケットを受信した各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎがパケットの内容を解析し、自端子が同期要求督促の対象であった場合に同期要求パケットを送信している。
【００６２】
図１２の一例では、同期要求督促先端子番号は、同期要求督促パケット送信１回目は１〜４、ｍ回目はｎ−１〜ｎと１〜２、ｍ＋１回目は３〜６というふうに、４端子ずつ順次指定している。図１２より、同期要求督促パケットの送信１回目にはスレーブ端子Ｓ１〜４が、送信ｍ回目にはスレーブ端子Ｓｎ−１、Ｓｎ、Ｓ１、Ｓ２が同期要求パケットを送信している。
【００６３】
ここで、各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎの送受信処理部１１ｃは、図１１に示したサンプリングアドレスの値を基準に、それぞれ異なるタイミングで同期要求パケットを送信するよう制御している。例えば、サンプリングアドレスをある定数で割った余りが自身の端子番号に一致する場合に送信するよう制御する。それぞれの同期要求パケットを受信したマスタ端子Ｍは、各サンプリングタイミングに１つずつ、順に同期応答パケットを送信している。
【００６４】
次に、図１３は、本発明の実施形態５で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の端子情報管理部のテーブルの説明図である。図１３の一例では、同期要求督促先スレーブ端子番号を１〜４に指定して同期要求督促パケットをマルチキャストで送信し、その後スレーブ端子１〜３から同期要求パケットを受信し、スレーブ端子Ｓ１に対する同期制御シーケンスを実施完了した直後の端子情報管理部１１ｅの状態を表している。
【００６５】
同期要求督促パケットを送信した直後は、同期制御中カラム１１ｅ−ｃの端子番号２〜４に対応するセルの内容が「Ｙｅｓ」となる。その次にスレーブ端子Ｓ１〜Ｓ３から順次同期要求パケットを受信し、同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの端子番号２、３に対応するセルの内容が「Ｙｅｓ」となる。その後、スレーブ端子Ｓ１に対して同期応答パケットを送信したと同時に、送受信処理部１１ｃがスレーブ端子Ｓ１に対する同期制御シーケンスを実施完了したと判断し、同期制御中カラム１１ｅ−ｃ及び同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの端子番号１に対応するセルの内容を「Ｙｅｓ」から「Ｎｏ」に戻している。スレーブ端子Ｓ４に関しては、この時点で同期要求パケットをマスタ端子Ｍが受信していないため、同期応答可否カラム１１ｅ−ｄの端子番号４に対応するセルの内容は「Ｎｏ」となっている。
【００６６】
以上のように、本発明の実施形態５による同期制御システムでは、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子数が一定の閾値を超えた場合に同期要求督促パケットの送信先をマルチキャストアドレスに切り替え、同期要求督促パケットの送信データに同期要求督促先端子番号を付加して送信する。各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎが同期要求督促パケットを受信した後、送受信処理部１１ｃはマスタ端子Ｍ側で同期要求パケットが同調しないよう、それぞれ異なるタイミングで同期要求パケットを送信するよう制御する。それにより、複数スレーブ端子に対して同時に同期制御シーケンスを実施することが可能となる。
【００６７】
以上により、マスタ端子Ｍが複数スレーブ端子と、同期要求パケット受信が同調しないよう同時に同期制御を行うことにより、多数のスレーブ端子との同期制御でも短い間隔で同期制御シーケンスを実施でき、高精度のサンプリング同期が可能となる。
【００６８】
（実施形態６）（請求項６対応）
本発明の実施形態６について説明する。この実施形態６は、実施形態５に対し、送受信処理部１１ｃは、ネットワーク４に接続されるスレーブ端子２の数が一定の閾値を下回った場合には、スレーブ端子２がマスタ端子１からの同期要求督促パケットの受信を待たずに同期要求パケットを送信するための督促解除指令パケットをマルチキャスト送信し、ネットワーク４に接続されるスレーブ端子２の数が一定の閾値に達した場合には、スレーブ端子が２マスタ端子１からの同期要求督促パケットの受信を待って同期要求パケットを送信するための督促開始指令パケットを送信するようにしたものである。
【００６９】
実施形態６では、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子２のうち、いくつかの端子が機器メンテナンス等のためにネットワーク４との接続が切断されたか、あるいは電源を切断したなどの理由により、スレーブ端子数が一定の閾値ｙを下回った場合、また、いくつかのスレーブ端子２をネットワーク４に接続し、スレーブ端子数が閾値ｙに達した場合、マスタ端子１と各スレーブ端子２との間でのサンプリング同期制御を一例にとり説明する。
【００７０】
図１４は、本発明の実施形態６でマスタ端子が督促解除指令パケットを送信する場合の同期制御シーケンスの一例の説明図である。図１４中のＭはマスタ端子、Ｓ１〜Ｓｎはスレーブ端子、督促は同期要求督促パケット、要求は同期要求パケット、応答は同期応答パケット、督促解除指令は督促解除指令パケットである。
【００７１】
図１４の一例では、マスタ端子Ｍが４つのスレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４と同期制御を実施しており、このときの閾値の設定はｙ＝４である。ここで、スレーブ端子Ｓ１、スレーブ端子Ｓ２に対して同期制御シーケンス実施を完了し、次にスレーブ端子３に対して同期要求督促パケットを送信しようとしている。
【００７２】
図１４の一例では、スレーブ端子Ｓ３が機器メンテナンス等のためにネットワーク４から接続が切断されたために、スレーブ端子Ｓ３からの同期要求パケット受信が一定時間無いため、同期要求督促パケット送信に失敗している。その後、スレーブ端子Ｓ３へ同期要求督促パケット再送を実施したが、以降計３回、同期要求督促パケット送信に失敗している。以上より、タイムアウト回数が３回以上であるため、図４の処理によりスレーブ端子Ｓ３は生存していないと判断し、端子情報管理部１１ｅの端子番号３に対応する各カラムの内容を初期状態にリセットする。
【００７３】
この結果、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子数が３となり、閾値ｙ＝４を下回っている。マスタ端子Ｍの送受信処理部１１ｃは端子情報管理部１１ｅの内容を読み取りこれを判断し、督促解除指令パケットをマルチキャスト送信する。督促解除指令パケットは、各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４の送受信処理部１１ｃがマスタ端子Ｍからの同期要求督促パケット受信を待たずに、各々の送信タイミングで同期要求パケットを送信するよう指令を与えるパケットである。
【００７４】
督促解除指令パケットを受信した各スレーブ端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４の送受信処理部１１ｃは、同期要求督促パケット受信を待たずに、またマスタ端子Ｍ側で同期要求パケットの受信が同調しないよう、各端子が異なるサンプリングタイミングで同期要求パケットを送信するよう処理を切り替える。
【００７５】
送信タイミングの制御方法の一例としては、実施形態５と同様に、サンプリングアドレスをある定数で割った余りが自身の端子番号に一致する場合に送信するよう制御する。これにより、各スレーブ端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４は督促解除指令パケット受信後から各々のサンプリングタイミングで同期要求パケットを送信することとなる。
【００７６】
図１５は、本発明の実施形態６でマスタ端子が督促解除指令パケットを送信する場合の同期制御シーケンスの他の一例の説明図である。図１５中のＭはマスタ端子、Ｓ１〜Ｓｎはスレーブ端子、督促は同期要求督促パケット、要求は同期要求パケット、応答は同期応答パケット、生存は生存通知パケット、督促解除指令は督促解除指令パケットである。
【００７７】
図１５の一例では、４つのスレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４のうちスレーブ端子Ｓ３がネットワーク４から接続が切断している状態で、他の３つのスレーブ端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４が各々の送信タイミングで同期要求パケットを送信している。そして、しばらく時間が経過した後、機器メンテナンス完了等を理由にスレーブ端子Ｓ３がネットワーク４に接続され、スレーブ端子Ｓ３がマスタ端子Ｍに対して生存通知パケットを送信している。
【００７８】
生存通知パケットを受信したマスタ端子Ｍは、この結果、マスタ端子Ｍの送受信処理部１１ｃはスレーブ端子数が閾値ｙ＝４に達したと判断し、各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４がマスタ端子Ｍからの同期要求督促パケット受信を待って同期要求パケットを送信するよう指令を与えることを目的とした督促開始指令パケットを各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４にマルチキャスト送信している。督促開始指令パケットを受信した各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４は、マスタ端子Ｍからの同期要求督促パケット受信を待って同期要求パケットを送信するよう処理を切り替える。以降は、図３と同様の同期シーケンスを各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓ４に対して順次実施している。
【００７９】
次に、本発明の実施形態６でスレーブ端子数が変動する場合の同期制御システムの遷移について説明する。図１６は本発明の実施形態６における同期制御システムの遷移の説明図である。
【００８０】
図１６の一例では、初期状態として各スレーブ端子がマスタ端子からの同期要求督促パケットを待たずに同期要求パケットを送信している。スレーブ端子を一つ一つネットワーク４に接続してゆき、経過時間ｔ１にスレーブ端子数がｙに達し、マスタ端子は各スレーブ端子に督促開始指令パケットを送信し、各端子は、図３に示した同期制御シーケンスを実施するよう処理を切り替えている。
【００８１】
その後もネットワーク４に接続するスレーブ端子数が増えてゆき、経過時間ｔ２でスレーブ端子数がｘを超え、この段階でマスタ端子は同期要求督促パケットをマルチキャスト送信に変更し、複数のスレーブ端子と同期制御シーケンスを実施している。しばらく時間経過後、ネットワーク障害等の理由により不特定多数のスレーブ端子がネットワーク４から接続が切断され、スレーブ端子数が徐々に減少している。経過時間ｔ３にスレーブ端子数がｘまで減少し、この段階でマスタ端子は同期要求督促パケットをマルチキャスト送信からユニキャスト送信に変更している。
【００８２】
その後もネットワーク４に接続しているスレーブ端子数の減少は続き、経過時間ｔ４でスレーブ端子数がｙを下回っている。この段階で、マスタ端子は督促解除指令パケットを送信し、各スレーブ端子に対し、マスタ端子からの同期要求督促パケットを待たずに同期要求パケットを送信するよう指示を与えている。その後、ネットワーク障害の復旧等の理由によりネットワーク４から接続が切断していた複数のスレーブ端子が次々にネットワーク４に接続している。そして、経過時間ｔ５でスレーブ端子数がｙに達し、マスタ端子は各スレーブ端子に督促開始指令パケットを送信している。以降、スレーブ端子数によって同様の同期制御システムの遷移が行われる。
【００８３】
以上のように、本発明の実施形態６による同期制御システムでは、ネットワーク４に接続しているスレーブ端子数が一定の閾値を下回った場合に、スレーブ端子に対して同期要求督促パケット受信を待たずに個々の送信タイミングで同期要求パケットを送信するよう指令を与えるため、督促解除指令パケットを各スレーブ端子にマルチキャスト送信する。それにより、一定数未満のスレーブ端子がネットワークに接続している場合に、他のスレーブ端子で一連の同期制御シーケンスが完了するのを待つことなく同期制御実施が可能となる。
【００８４】
また、スレーブ端子数が閾値に達した場合には、逆に、スレーブ端子に対して同期要求督促パケット受信を待って同期要求パケットを送信するよう指令を与えるため、督促開始指令パケットを各スレーブにマルチキャスト送信する。以上により、スレーブ端子数に応じて最適な同期制御処理を実施することができ、端子数によらず高精度のサンプリング同期制御が可能となる。
【００８５】
（実施形態７）（請求項７対応）
本発明の実施形態７について説明する。この実施形態７は実施形態２に対し、スレーブ端子の伝送処理装置に端子情報管理部１１ｅを設け、マスタ端子の伝送処理装置はスレーブ端子の伝送処理装置と同様に生存通知パケットをマルチキャスト送信し、マスタ端子の伝送処理装置からの生存通知パケットの受信が一定時間無い場合には端子番号の最も若いスレーブ端子を代理マスタとし、代理マスタは、他のスレーブ端子に対して同期要求督促パケットを送信し、代理マスタが端子情報管理部を用いて他のスレーブ端子の情報及び同期制御の状況を管理するようにしたものである。
【００８６】
実施形態７では、マスタ端子が機器メンテナンスやネットワーク障害等の理由によりネットワークからマスタ端子の接続が切断された場合、また、その接続が復旧した場合のスレーブ端子側で実施する処理と情報管理とを一例にとり説明する。
【００８７】
実施形態７においては、マスタ端子１だけでなく、マスタ端子１からのデータパケット送信が無くなった場合に、あるスレーブ端子２が代理マスタ端子となって他のスレーブ端子２の情報を管理することができるように、各々のスレーブ端子２ａ〜２ｎも端子情報管理部１１ｅを備えている。また、マスタ端子１のネットワーク接続が復旧した場合に、マスタ端子１と各スレーブ端子２ａ〜２ｎとの間には同期誤差ΔＴが発生するため、代理マスタ端子はマスタ端子１に対して同期制御シーケンスを実施する。そのため、各スレーブ端子２ａ〜２ｎはマスタ端子１の情報も管理する。
【００８８】
図１７は、本発明の実施形態７で同期要求督促パケットをマルチキャスト送信する場合の端子情報管理部のテーブルの説明図である。図１７の一例では、端子情報管理部１１ｅのテーブルはマスタ端子の端子番号を「０」として、各カラムにマスタ端子１に対応するセルを有している。また、このときはマスタ端子１がネットワーク４に接続している状態であり、生存状況は「Ｙｅｓ」となっている。
【００８９】
実施形態７において、全ての端子が互いの生存状況を把握することができるように、マスタ端子１もスレーブ端子２ａ〜２ｎと同様に生存通知パケットを送信し、かつ生存通知パケットをマルチキャスト送信している。
【００９０】
図１８は、本発明の実施形態７でマスタ端子がネットワークから切り離された場合の同期制御シーケンスの説明図である。図１８中のＭはマスタ端子、Ｓ１〜Ｓｎはスレーブ端子、督促は同期要求督促パケット、要求は同期要求パケット、応答は同期応答パケット、生存は生存通知パケットである。
【００９１】
図１８に示すように、マスタ端子Ｍは各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎに生存通知パケットをマルチキャスト送信している。各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎにおいても同様であり、スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎ側も、端子情報管理部１１ｅを用いて各端子の生存状況を管理している。しばらく時間経過後、機器の不調あるいはネットワーク４の障害等によりマスタ端子Ｍがネットワーク４から接続が切断したために、生存通知パケットの送信に失敗している。
【００９２】
その後、送信失敗が続き、ｍ回目の失敗の後で各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎの送受信処理部１１ｃは、内蔵されているタイマカウンタ等を用いて一定時間マスタ端子Ｍからの生存通知パケット受信が無くマスタ端子が生存していないと判断し、端子情報管理部１１ｅのマスタ端子Ｍに対応する全セルの情報を初期状態にリセットしている。
【００９３】
各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎの送受信処理部１１ｃは、生存しているスレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎの中で自端子が最も若い端子番号であるかどうか端子情報管理部１１ｅの情報を読み取り判断し、最も若い端子番号であると判断したスレーブ端子Ｓ１が代理マスタ端子として処理を切り替え、残りの各スレーブ端子に対し順次同期要求督促パケットを送信している。
【００９４】
図１８の一例では、スレーブ端子Ｓ１が代理マスタ端子である。この時点から、代理マスタ端子であるスレーブ端子Ｓ１は、端子情報管理部１１ｅを用いて、各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎの生存状況、同期制御中のスレーブ端子、同期応答の可否、タイムアウト回数、及びアドレスを管理する。以降、代理マスタ端子もネットワーク４との接続が切断され、代理マスタ端子が生存していないと残りの他のスレーブ端子が判断した場合、同様にその次に若い端子番号のスレーブ端子が代理マスタ端子として機能する。
【００９５】
図１９は、本発明の実施形態７でネットワークから切り離されたマスタ端子がネットワークに再接続した場合の同期制御シーケンスの説明図である。図１９中のＭはマスタ端子、Ｓ１〜Ｓｎはスレーブ端子、督促は同期要求督促パケット、要求は同期要求パケット、応答は同期応答パケット、生存は生存通知パケット、督促解除指令は督促解除指令パケットである。
【００９６】
図１９に示すように、引き続きスレーブ端子Ｓ１が代理マスタ端子として機能し、他の各スレーブ端子Ｓ２〜Ｓｎに対して同期制御シーケンスを実施している。しばらく時間が経過した後、本来のマスタ端子Ｍからの生存通知を各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎが受信し、本来のマスタ端子Ｍがネットワーク４に接続したことを確認し、送受信処理部１１ｃは、図１７に示すように、端子情報管理部１１ｅの生存状況カラム１１ｅ−ｂのマスタ端子（端子番号０）に対応するセルの内容を「Ｙｅｓ」に設定している。
【００９７】
ここで、代理マスタ端子であるスレーブ端子Ｓ１は、スレーブ端子としての処理に切り替える前に、本来のマスタ端子Ｍとの同期誤差ΔＴを無くす必要がある。そのため、マスタ端子Ｍに同期制御を促すための督促開始指令パケットをユニキャストで送信している。督促開始指令パケットを受信したマスタ端子の送受信処理部１１ｃは、一旦スレーブ端子としての処理に切り替える。その後、代理マスタ端子であるスレーブ端子Ｓ１はマスタ端子Ｍに対して同期要求督促パケットを送信し、以後しばらくの間、他のスレーブ端子と同様に同期制御シーケンスを実施している。
【００９８】
そして、マスタ端子Ｍの同期誤差ΔＴの大きさが図６の処理により「補正なし」と判定されたときに、マスタ端子Ｍは代理マスタ端子であるスレーブ端子Ｓ１に、サンプリング同期が完了したことを通知するための同期完了通知パケットを送信し、その直後、マスタ端子Ｍの送受信処理部１１ｃは、マスタ端子Ｍとしての処理に切り替えている。同期完了通知パケットを受信したスレーブ端子Ｓ１の送受信処理部１１ｃは、元々のスレーブ端子としての処理に切り替え、マスタ端子Ｍからの同期要求督促パケット受信を待って同期要求パケットを送信するようにしている。それ以降は、実施形態１、２と同様に、本来のマスタ端子Ｍが各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎに順次同期制御シーケンスを実施する。
【００９９】
以上のように、本発明の実施形態７による同期制御システムでは、何らかの不調あるいは機器メンテナンスによりマスタ端子Ｍがネットワーク４から切り離された場合に、他のスレーブ端子が代理マスタ端子として機能できるように、全ての端子が生存通知パケットを送信し、かつその生存通知パケットをマルチキャスト送信とし、さらにマスタ端子Ｍだけでなく各スレーブ端子Ｓ１〜Ｓｎも各端子の情報を管理するようにしている。
【０１００】
代理マスタ端子の決定基準は、最も若い端子番号のスレーブ端子である。また、各スレーブ端子はマスタ端子から生存通知パケットの受信が無い状態の継続期間を内蔵のタイマカウンタ等を用いて計測し、生存状況を判断する。代理マスタ端子となるスレーブ端子は、他の各スレーブ端子に同期要求督促パケットを順次送信する。また、本来のマスタ端子から生存通知パケットを受信した場合には、代理マスタ端子であるスレーブ端子がマスタ端子に対して同期制御シーケンスを実施し、マスタ端子との同期誤差が無くなったことを確認した上で、代理マスタ端子であるスレーブ端子は元々のスレーブ端子としての処理に切り替える。
【０１０１】
以上により、マスタ端子あるいは代理マスタ端子はネットワーク接続が切断しても、同期状態を崩すことなく安定して同期制御を実施することが可能となる。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１…マスタ端子、１１…伝送処理装置、１１ａ…伝送インタフェース部、１１ｂ…タイミング生成部、１１ｃ…送受信処理部、１１ｄ…同期制御部、１１ｅ…端子情報管理部、１１ｅ−ａ…端子番号カラム、１１ｅ−ｂ…生存状況カラム、１１ｅ−ｃ…同期制御中カラム、１１ｅ−ｄ…同期応答可否カラム、１１ｅ−ｅ…タイムアウト回数カラム、１１ｅ−ｆ…アドレスカラム、１２…保護継電器演算データ、２ａ〜２ｎ…スレーブ端子、３…中継装置、４…高速ネットワーク

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続されたマスタ端子と複数のスレーブ端子にそれぞれ伝送処理装置を設け、マスタ端子と複数のスレーブ端子との間の同期を実現する同期制御システムにおいて、前記マスタ端子の伝送処理装置は、送受信するデータパケットを保持するとともに同期制御のためのパケットを受信したとき同期制御演算のための受信タイミングを取得する伝送インタフェース部と、一定の内部タイミングを生成するタイミング生成部と、特定のスレーブ端子に対して同期要求督促パケットの送信を行い同期要求督促パケットを受信したスレーブ端子から同期要求パケットを受信したときは同期応答パケットを送信する送受信処理部と、データパケットを受信した時刻と受信したデータパケットに付加されている時刻情報とから同期誤差を演算して同期状況の判定を行うとともに同期状況に応じて補正量を調節し前記タイミング生成部に内部タイミング補正の指令を送信する同期制御部とを備えたことを特徴とする同期制御システム。
【請求項２】
前記スレーブ端子の伝送処理装置は、前記マスタ端子の伝送処理装置に対して、ネットワークに接続していることを伝えるための生存通知パケットを長周期で送信する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の同期制御システム。
【請求項３】
前記伝送処理装置は、前記スレーブ端子の情報及び同期制御の状況を管理するためのテーブルを格納した端子情報管理部を備えたことを特徴とする請求項１記載の同期制御システム。
【請求項４】
前記伝送インタフェース部は、同期制御演算のための受信タイミング取得のためのレジスタを有し、前記レジスタのアドレスは各々のスレーブ端子の共通のアドレスとし、データパケット受信タイミング回路を１つでまかなうことを特徴とする請求項１記載の同期制御システム。
【請求項５】
前記送受信処理部は、ネットワークに接続しているスレーブ端子の数が一定の閾値を超えた場合に、同期要求督促パケットに同期要求を督促するスレーブ端子番号を情報として付加し、同期要求督促パケットをマルチキャスト送信することを特徴とする請求項１記載の同期制御システム。
【請求項６】
前記送受信処理部は、前記ネットワークに接続されるスレーブ端子の数が一定の閾値を下回った場合には、スレーブ端子がマスタ端子からの同期要求督促パケットの受信を待たずに同期要求パケットを送信するための督促解除指令パケットをマルチキャスト送信し、前記ネットワークに接続されるスレーブ端子の数が一定の閾値に達した場合には、スレーブ端子がマスタ端子からの同期要求督促パケットの受信を待って同期要求パケットを送信するための督促開始指令パケットを送信することを特徴とする請求項５記載の同期制御システム。
【請求項７】
前記スレーブ端子の伝送処理装置は請求項３の端子情報管理部を有するとともに、マスタ端子の伝送処理装置はスレーブ端子の伝送処理装置と同様に生存通知パケットをマルチキャスト送信し、マスタ端子の伝送処理装置からの生存通知パケットの受信が一定時間無い場合には端子番号の最も若いスレーブ端子が代理マスタとなり、代理マスタは、他のスレーブ端子に対して同期要求督促パケットを送信し、代理マスタが前記端子情報管理部を用いてスレーブ端子の情報及び同期制御の状況を管理することを特徴とした請求項２記載の同期制御システム。

【図１】