通信システム、通信変換方法および通信変換プログラム
【課題】通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続する。
【解決手段】通信変換装置１０は、第一ネットワーク（トークンバス方式）用の第一フレームと第二ネットワーク（イーサネット方式）用の第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部１２と、第二ネットワーク側から受信した連続する第二フレームのうち少なくとも最初・最後の第二フレームを第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部１４と、第一ネットワーク側から受信した第一フレームのデータサイズが第二フレームの最大データサイズを超える場合に、第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部１５と、第二ネットワーク側から分割送信された第二フレームのデータを合成し、一つの第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部１６と、を備える。
【解決手段】通信変換装置１０は、第一ネットワーク（トークンバス方式）用の第一フレームと第二ネットワーク（イーサネット方式）用の第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部１２と、第二ネットワーク側から受信した連続する第二フレームのうち少なくとも最初・最後の第二フレームを第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部１４と、第一ネットワーク側から受信した第一フレームのデータサイズが第二フレームの最大データサイズを超える場合に、第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部１５と、第二ネットワーク側から分割送信された第二フレームのデータを合成し、一つの第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部１６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産プロセスを管理するシステムでは、発信機能を有する各種のデバイス（例えばセンサやバルブ等）をプラントに設置し、デバイスから発信される信号をシステムに取り込むことで、各種の生産プロセスを管理する。このようなプロセス管理システムでは、高い信頼性の下でデバイスを管理する必要がある。したがって、従来のプロセス管理システムでは、比較的信頼性の高いトークンバス方式のネットワークにデバイスを接続して管理していた（下記特許文献１参照）。近年、イーサネット（登録商標）方式のネットワークの信頼性が向上してきたことで、イーサネット方式のネットワークにデバイスを接続するプロセス管理システムも構築されている。
【０００３】
ところで、従来構築したトークンバス方式のプロセス管理システムの一式全てを、イーサネット方式のプロセス管理システムに再構築しようとすると、多大なコストを要してしまう。したがって、既に構築されているトークンバス方式のプロセス管理システムをそのまま残しつつ、イーサネット方式のプロセス管理システムを付加することが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４７０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを接続する場合には、それぞれのネットワークの通信速度および最大データサイズ等が異なるため、単純には接続できず、これらの問題を解決しなければ両ネットワークを接続したプロセス管理システムを実現することができない。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することができる通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る通信システムは、トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムであって、前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードは、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与され、前記通信変換装置は、前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部と、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部と、前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部と、前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部と、を備える。
【０００８】
本発明に係る通信変換方法は、トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムにおける通信変換方法であって、前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードが、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利を付与され、前記通信変換装置が、前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換ステップと、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定ステップと、前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割ステップと、前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成ステップと、を含む。
【０００９】
本発明に係る通信変換プログラムは、上記通信変換方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させる。
【００１０】
かかる構成を採用することで、第二ネットワーク側から第一ネットワーク側に連続して送信されることになる第二通信フレームのうち、最初および最後の第二通信フレーム以外の中間の第二通信フレームを間引くことができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク側への通信フレームが滞留することを抑制できる。また、第一ネットワーク側から受信した第一通信フレームのデータサイズが第二通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、第二通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームに第一通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク側に送信する分割フレームのデータサイズを、第二通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００１１】
また、上記通信変換装置は、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームのうち、前記第一ネットワーク側のノードを宛先とする前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として抽出する送信対象抽出部を、さらに備えることとしてもよい。
【００１２】
これにより、第二ネットワーク側から受信した第二フレームのうち、第一ネットワークのノード宛以外の第二通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００１３】
また、上記フレーム変換部は、相手先のネットワークで必要となるデータを予め定めたデータ項目に設定することで、前記第一フレームと前記第二フレームとを変換することとしてもよい。
【００１４】
これにより、フレーム変換後の第一通信フレームまたは第二通信フレームを受信したノードは、予め定めたデータ項目に格納されているデータを用いてノードに設定された所定の処理を実行することができる。
【００１５】
また、上記送信対象選定部は、前記第一フレームおよび前記第二フレームを受信してから送信するまでの間、格納するバッファ領域に空きがある場合に、連続する前記第二フレームのうち、最初および最後の前記第二フレーム以外の第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定することとしてもよい。
【００１６】
これにより、バッファ領域に余裕があるときには、中間の第二通信フレームを変換して変換後の第一通信フレームを第一ネットワーク側に送信させることができ、バッファ領域に余裕がないときには、中間の第二通信フレームを破棄させることが可能となる。
【００１７】
また、上記送信対象選定部は、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも前記トークンを意味するように生成された通信フレーム以外の前記第二フレームについては、前記第一ネットワーク側への送信対象として選定することとしてもよい。
【００１８】
また、上記フレーム分割部は、前記第二フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、前記第一フレームのデータサイズを前記第二フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割することとしてもよい。
【００１９】
これにより、分割後のフレームのデータサイズに規則性を持たせることができるため、分割フレームを受信した第二ネットワーク側で行う分割フレームの合成処理を簡易にすることができる。
【００２０】
また、上記フレーム分割部は、分割後の各フレームに含まれる分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与することとしてもよい。
【００２１】
これにより、第二通信フレームを受信した第二ネットワーク側では、分割フラグがオンであるフレーム群が分割されたフレーム群であることを認識することができ、そのフレーム群を分割通し番号順に合成することで、元のデータを容易に復元することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することができる通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態における通信システムの構成を例示する図である。
【図２】図１に示す通信変換装置の機能構成を例示する図である。
【図３】トークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームのデータ構成を例示する図である。
【図４】第一ネットワーク側への送信対象を選定する際の一例を説明するための図である。
【図５】第一ネットワーク側への送信対象を選定する際の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２５】
図１を参照して、実施形態における通信システムの構成について説明する。図１に示すように、通信システム１は、トークンバス方式の通信ネットワークである第一ネットワーク２０と、イーサネット方式の通信ネットワークである第二ネットワーク３０と、通信変換装置１０と、を備える。通信システム１としては、例えば、生産プロセスを管理するプロセス管理システムが該当する。なお、本実施形態における第一ネットワーク２０の通信速度は“５”Ｍｂｐｓであり、第二ネットワーク３０の通信速度は“１００”Ｍｂｐｓであるとする。また、本実施形態における第一ネットワーク２０の通信フレームの最大データサイズは“４０９０”Ｂｙｔｅであり、第二ネットワーク３０の通信フレームの最大データサイズは“１５００”Ｂｙｔｅであるとする。
【００２６】
通信変換装置１０は、第一ネットワーク２０に接続するノード２１と第二ネットワーク３０に接続するノード３１との間で行う通信を仲介する。ノード２１およびノード３１としては、例えば、流量センサ、圧力センサおよび温度センサ等の各種センサや、流量制御弁および圧力制御弁等の各種バルブ、ポンプおよびファン等の各種アクチュエータ、コントローラ等の各種制御装置が該当する。
【００２７】
第一ネットワーク２０のノード２１は、トークン（ネットワーク上を周回する送信権）を受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与される。第二ネットワーク３０のノード３１は、トークンの代替としてトークンを意味するように生成された通信フレーム（以下、「トークンフレーム」という。）を受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与される。例えば、各通信フレームに、該通信フレームがトークンを意味するか否かを示すフラグ（以下、「トークンフラグ」という。）を設け、このトークンフラグにオンが設定されている通信フレームを、トークンフレームとすることができる。トークンフレームのトークンフラグ以外のデータについては、任意にデータを設定することができる。
【００２８】
図２を参照して、通信変換装置１０の機能構成について説明する。図２に示すように、通信変換装置１０は、フレーム通信部１１と、フレーム変換部１２と、送信対象抽出部１３と、送信対象選定部１４と、フレーム分割部１５と、フレーム合成部１６と、を有する。これら各部の機能は、ハードウェアロジックを構成することで実現する。これにより、通信変換等の処理を高速化することができる。
【００２９】
フレーム通信部１１は、第一ネットワーク２０用の通信フレームであるトークン通信フレームを用いて、第一ネットワーク２０のノード２１と通信を行う。フレーム通信部１１は、第二ネットワーク３０用の通信フレームであるイーサネット通信フレームを用いて、第二ネットワーク３０のノード３１と通信を行う。
【００３０】
フレーム変換部１２は、トークン通信フレームとイーサネット通信フレームとを相互に変換する。図３を参照してトークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームのデータ構成について説明する。
【００３１】
図３に示すように、トークン通信フレームは、データ項目として、例えば、プリアンブル項目ａ１と、ＳＦＤ（Start of Frame Delimiters）項目ａ２と、宛先アドレス項目ａ３と、送信元アドレス項目ａ４と、情報データ項目ａ５と、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）項目ａ６と、ＥＦＤ（End of Frame Delimiters）項目ａ７とを有する。一方、イーサネット通信フレームは、データ項目として、例えば、プリアンブル項目ｂ１と、ＳＦＤ項目ｂ２と、宛先アドレス項目ｂ３と、送信元アドレス項目ｂ４と、フレーム長項目ｂ５、情報データ項目ｂ６と、ＦＣＳ項目ｂ７とを有する。
【００３２】
図２に示すフレーム変換部１２は、相手先のネットワークでの処理で必要となるデータを予め定められたデータ項目に設定することで、トークン通信フレームとイーサネット通信フレームとを相互に変換する。変換の手順について、図３を参照して具体的に説明する。
【００３３】
まず、フレーム変換部１２が、トークン通信フレームをイーサネット通信フレームに変換する手順について説明する。
【００３４】
最初に、フレーム通信部１１によってトークン通信フレームが受信されると、フレーム変換部１２は、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６に格納されているデータを、受信バッファに格納する。
【００３５】
なお、受信バッファは、外部から受信したデータを他の外部に送信するまで通信変換装置１０内に一時的に格納するためのバッファ領域である。
【００３６】
続いて、フレーム変換部１２は、受信バッファに格納されている宛先アドレス項目、送信元アドレス項目、情報データ項目およびＦＣＳ項目の各データをイーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納することで、イーサネット通信フレームを生成する。
【００３７】
このように変換することで、フレーム変換後のイーサネット通信フレームを受信したノード３１は、情報データ項目ｂ６に格納されている宛先アドレス項目、送信元アドレス項目、情報データ項目およびＦＣＳ項目に対応する各データを用いてノード３１に設定された所定の処理を実行することができる。
【００３８】
次に、フレーム変換部１２が、イーサネット通信フレームをトークン通信フレームに変換する手順について説明する。
【００３９】
最初に、フレーム通信部１１によってイーサネット通信フレームが受信され、後述する送信対象抽出部１３によって第一ネットワーク２０のノード２１宛のイーサネット通信フレームのみが抽出される。続いて、フレーム変換部１２は、抽出されたイーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納されているデータを、受信バッファに格納する。
【００４０】
続いて、フレーム変換部１２は、受信バッファに格納されている情報データ項目のデータを、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６により構成されるデータ領域に格納することで、トークン通信フレームを生成する。なお、イーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納されるデータは、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６にそれぞれ対応可能なように配列構成されている。
【００４１】
このように変換することで、フレーム変換後のトークン通信フレームを受信したノード２１は、宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６に格納されている各データを用いてノード２１に設定された所定の処理を実行することができる。
【００４２】
図２に示す送信対象抽出部１３は、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームのうち、第一ネットワーク２０のノード２１を宛先とするイーサネット通信フレームのみを第一ネットワーク２０への送信対象として抽出し、フレーム変換部１２に出力する。一方、送信対象抽出部１３は、第一ネットワーク２０のノード２１を宛先としないイーサネット通信フレームについては破棄する。
【００４３】
これにより、第一ネットワーク２０のノード２１宛以外のイーサネット通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、第二ネットワーク３０に比べて通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留してしまうことを抑制できる。
【００４４】
送信対象選定部１４は、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームを第一ネットワーク２０側に連続して送信することになる場合に、連続するイーサネット通信フレームを間引くことで、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信対象を限定する。ただし、間引く対象は、イーサネット通信フレームのうちトークンフレームのみとする。トークンフレーム以外のイーサネット通信フレームについては、間引くことなく第一ネットワーク２０側に送信する。
【００４５】
上記連続して送信する場合とは、第一ネットワーク２０側から第二ネットワーク３０側への通信を間に挟むことなく、連続して第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信が発生する状況をいう。第一ネットワーク２０側から第二ネットワーク３０側への通信を間に挟まない場合であっても、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信の間隔が所定時間以上空く場合には、連続発生の対象から除外することができる。この場合の所定時間は、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への通信フレームの滞留状況を勘案して任意に設定することができる。
【００４６】
送信対象選定部１４が行う選定の条件について、以下に説明する。
【００４７】
（１）連続するイーサネット通信フレームのうち、最初および最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側への送信対象として必ず選定する。
【００４８】
ここで、イーサネット通信フレームが連続する場合としては、トークンフレームを第二ネットワーク３０のノード３１間で送受信している状態が該当する。この場合、最初および最後以外の中間のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側では不要なデータとなる。したがって、中間のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側に送信する必要はない。一方、最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０のノード２１宛のトークンフレームとなる。したがって、トークン通信を成立させるために、最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側に送信する必要がある。
【００４９】
（２）連続するイーサネット通信フレームのうち、最初および最後以外の中間のイーサネット通信フレームは、受信バッファに格納可能な空きが有るときには、第一ネットワーク２０側への送信対象として選定する。一方、受信バッファに格納可能な空きが無いときには、そのときに受信された中間のイーサネット通信フレームを破棄する。
【００５０】
これにより、受信バッファに余裕があるときには、中間のイーサネット通信フレームを変換して変換後のトークン通信フレームを第一ネットワーク２０側に送信させることができ、受信バッファに余裕がないときには、中間のイーサネット通信フレームを破棄させることが可能となる。
【００５１】
図４および図５を参照して、送信対象の選定について具体的に説明する。図４および図５に示すトークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームは、紙面左側から右側に向けて時系列に推移した状態で表されている。図４および図５に示す各通信フレームのうち、ハッチングされていない通信フレームは、間引きされて破棄される通信フレームを表す。
【００５２】
図４には、通信変換装置１０が第一ネットワーク２０側に連続して送信することになるイーサネット通信フレームとして、三つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ３が例示されている。この場合には、連続する三つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ３のうち、最初のイーサネット通信フレームｅ１と、最後のイーサネット通信フレームｅ３とが、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。また、イーサネット通信フレームｅ２を受信したときには、トークン通信フレームが受信バッファに格納されており、受信バッファに空きが無いため、イーサネット通信フレームｅ２は間引きされて破棄されることになる。
【００５３】
図５には、通信変換装置１０が第一ネットワーク２０側に連続して送信することになるイーサネット通信フレームとして、六つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ６が例示されている。この場合には、連続する六つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ６のうち、最初のイーサネット通信フレームｅ１と、最後のイーサネット通信フレームｅ６とが、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。また、中間のイーサネット通信フレームｅ２〜ｅ５のうち、イーサネット通信フレームｅ４を受信したときには、トークン通信フレームが受信バッファに格納されておらず、受信バッファに空きが有るため、イーサネット通信フレームｅ４は、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。この場合には、イーサネット通信フレームｅ２、ｅ３、ｅ５が間引かれて破棄されることになる。
【００５４】
このように、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側に連続して送信されることになるイーサネット通信フレームを変換および送信の対象から効率良く除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００５５】
図２に示すフレーム分割部１５は、第一ネットワーク２０側から受信したトークン通信フレームのデータサイズが、イーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合に、トークン通信フレームを複数のフレームに分割する。具体的に、フレーム分割部１５は、イーサネット通信フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、トークン通信フレームのデータサイズをイーサネット通信フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割する。
【００５６】
例えば、イーサネット通信フレームの最大データサイズが“１５００”バイトであり、トークン通信フレームのデータサイズが“４０９０”バイトである場合、フレーム分割部１５は、“４０９０”バイトのトークン通信フレームを、“１５００”バイトのフレーム二つと、“１０９０”バイトのフレーム一つとに分割する。すなわち、この場合には三つのトークン通信フレームに分割する。
【００５７】
これにより、トークン通信フレームのデータサイズがイーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームにトークン通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク３０側に送信する分割フレームのデータサイズを、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００５８】
また、上述のように分割することで、分割フレームのデータサイズに規則性を持たせることができるため、分割フレームを受信した第二ネットワーク３０側で行う分割フレームの合成処理を簡易にすることができる。
【００５９】
フレーム分割部１５は、分割後の各フレームの分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与する。この場合には、各通信フレームに分割フラグおよび分割通し番号用のデータ領域を予め設けておくことになる。
【００６０】
これにより、イーサネット通信フレームを受信した第二ネットワーク３０側では、分割フラグがオンであるフレーム群が分割されたフレーム群であることを認識することができ、そのフレーム群を分割通し番号順に合成することで、元のデータを容易に復元することが可能となる。
【００６１】
具体的に、第二ネットワーク３０側のノード３１は、受信したイーサネット通信フレームの分割フラグを参照することで、受信したイーサネット通信フレームが分割フレームの一部であるか否かを判定することができる。すなわち、分割フラグがオンである場合には、受信したイーサネット通信フレームが分割フレームの一部であると判定することができる。
【００６２】
また、第二ネットワーク３０側のノード３１は、各分割フレームの分割通し番号を参照することで、分割フレームが送信エラーにより欠落しているか否かを判定することができる。例えば所定時間以内に、分割通し番号が付与された全ての分割フレームを受信できない場合には、送信エラーが発生したと判定し、判定対象の分割フレーム群を破棄することができる。破棄したデータは、第一ネットワーク２０側でリトライ送信すればよい。
【００６３】
フレーム合成部１６は、第二ネットワーク３０側から分割して送信されてきたイーサネット通信フレームの情報データを合成し、一つのトークン通信フレームの情報データにまとめる。
【００６４】
上述してきたように、本実施形態における通信システム１によれば、送信対象選定部１４を有することで、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側に連続して送信されることになるイーサネット通信フレームのうち、最初および最後のイーサネット通信フレーム以外の中間のイーサネット通信フレームを間引くことができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００６５】
また、フレーム分割部１５を有することで、第一ネットワーク２０側から受信したトークン通信フレームのデータサイズがイーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームにトークン通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク３０側に送信する分割フレームのデータサイズを、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００６６】
また、送信対象抽出部１３を有することで、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームのうち、第一ネットワーク２０のノード２１宛以外のイーサネット通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００６７】
また、フレーム変換部１２を有することで、フレーム変換後のトークン通信フレームまたはイーサネット通信フレームを受信した各ノード２１、３１は、予め定めたデータ項目に格納されているデータを用いて各ノード２１、３１にそれぞれ設定された所定の処理を実行することができる。
【００６８】
それゆえに、本実施形態における通信システム１によれば、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することが可能となる。
【００６９】
なお、上述した実施形態では、通信変換装置１０の各部の機能を、ハードウェアロジックにより実現しているが、これに限定されず、ソフトウェアにより実現することもできる。この場合、通信変換装置１０は、物理的に、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、通信インターフェースとを含めて構成する。メモリには、ＣＰＵで処理されるプログラムやデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の要素が含まれる。これらの要素は、互いにバスを介して接続される。ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行し、通信インターフェースを介して受信されたデータや、ＲＡＭに展開されたデータを処理することで、通信変換装置１０の各部の機能を実現することができる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、一つの通信変換装置１０が、フレーム通信部１１と、フレーム変換部１２と、送信対象抽出部１３と、送信対象選定部１４と、フレーム分割部１５とを有しているが、これに限定されない。これらの各部を複数の装置に分散して備えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…通信システム
１０…通信変換装置
１１…フレーム通信部
１２…フレーム変換部
１３…送信対象抽出部
１４…送信対象選定部
１５…フレーム分割部
２０…第一ネットワーク（トークンバス）
２１…ノード
３０…第二ネットワーク（イーサネット）
３１…ノード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産プロセスを管理するシステムでは、発信機能を有する各種のデバイス（例えばセンサやバルブ等）をプラントに設置し、デバイスから発信される信号をシステムに取り込むことで、各種の生産プロセスを管理する。このようなプロセス管理システムでは、高い信頼性の下でデバイスを管理する必要がある。したがって、従来のプロセス管理システムでは、比較的信頼性の高いトークンバス方式のネットワークにデバイスを接続して管理していた（下記特許文献１参照）。近年、イーサネット（登録商標）方式のネットワークの信頼性が向上してきたことで、イーサネット方式のネットワークにデバイスを接続するプロセス管理システムも構築されている。
【０００３】
ところで、従来構築したトークンバス方式のプロセス管理システムの一式全てを、イーサネット方式のプロセス管理システムに再構築しようとすると、多大なコストを要してしまう。したがって、既に構築されているトークンバス方式のプロセス管理システムをそのまま残しつつ、イーサネット方式のプロセス管理システムを付加することが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４７０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを接続する場合には、それぞれのネットワークの通信速度および最大データサイズ等が異なるため、単純には接続できず、これらの問題を解決しなければ両ネットワークを接続したプロセス管理システムを実現することができない。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することができる通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る通信システムは、トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムであって、前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードは、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与され、前記通信変換装置は、前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部と、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部と、前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部と、前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部と、を備える。
【０００８】
本発明に係る通信変換方法は、トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムにおける通信変換方法であって、前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードが、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利を付与され、前記通信変換装置が、前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換ステップと、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定ステップと、前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割ステップと、前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成ステップと、を含む。
【０００９】
本発明に係る通信変換プログラムは、上記通信変換方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させる。
【００１０】
かかる構成を採用することで、第二ネットワーク側から第一ネットワーク側に連続して送信されることになる第二通信フレームのうち、最初および最後の第二通信フレーム以外の中間の第二通信フレームを間引くことができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク側への通信フレームが滞留することを抑制できる。また、第一ネットワーク側から受信した第一通信フレームのデータサイズが第二通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、第二通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームに第一通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク側に送信する分割フレームのデータサイズを、第二通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００１１】
また、上記通信変換装置は、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームのうち、前記第一ネットワーク側のノードを宛先とする前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として抽出する送信対象抽出部を、さらに備えることとしてもよい。
【００１２】
これにより、第二ネットワーク側から受信した第二フレームのうち、第一ネットワークのノード宛以外の第二通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００１３】
また、上記フレーム変換部は、相手先のネットワークで必要となるデータを予め定めたデータ項目に設定することで、前記第一フレームと前記第二フレームとを変換することとしてもよい。
【００１４】
これにより、フレーム変換後の第一通信フレームまたは第二通信フレームを受信したノードは、予め定めたデータ項目に格納されているデータを用いてノードに設定された所定の処理を実行することができる。
【００１５】
また、上記送信対象選定部は、前記第一フレームおよび前記第二フレームを受信してから送信するまでの間、格納するバッファ領域に空きがある場合に、連続する前記第二フレームのうち、最初および最後の前記第二フレーム以外の第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定することとしてもよい。
【００１６】
これにより、バッファ領域に余裕があるときには、中間の第二通信フレームを変換して変換後の第一通信フレームを第一ネットワーク側に送信させることができ、バッファ領域に余裕がないときには、中間の第二通信フレームを破棄させることが可能となる。
【００１７】
また、上記送信対象選定部は、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも前記トークンを意味するように生成された通信フレーム以外の前記第二フレームについては、前記第一ネットワーク側への送信対象として選定することとしてもよい。
【００１８】
また、上記フレーム分割部は、前記第二フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、前記第一フレームのデータサイズを前記第二フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割することとしてもよい。
【００１９】
これにより、分割後のフレームのデータサイズに規則性を持たせることができるため、分割フレームを受信した第二ネットワーク側で行う分割フレームの合成処理を簡易にすることができる。
【００２０】
また、上記フレーム分割部は、分割後の各フレームに含まれる分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与することとしてもよい。
【００２１】
これにより、第二通信フレームを受信した第二ネットワーク側では、分割フラグがオンであるフレーム群が分割されたフレーム群であることを認識することができ、そのフレーム群を分割通し番号順に合成することで、元のデータを容易に復元することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することができる通信システム、通信変換方法および通信変換プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態における通信システムの構成を例示する図である。
【図２】図１に示す通信変換装置の機能構成を例示する図である。
【図３】トークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームのデータ構成を例示する図である。
【図４】第一ネットワーク側への送信対象を選定する際の一例を説明するための図である。
【図５】第一ネットワーク側への送信対象を選定する際の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２５】
図１を参照して、実施形態における通信システムの構成について説明する。図１に示すように、通信システム１は、トークンバス方式の通信ネットワークである第一ネットワーク２０と、イーサネット方式の通信ネットワークである第二ネットワーク３０と、通信変換装置１０と、を備える。通信システム１としては、例えば、生産プロセスを管理するプロセス管理システムが該当する。なお、本実施形態における第一ネットワーク２０の通信速度は“５”Ｍｂｐｓであり、第二ネットワーク３０の通信速度は“１００”Ｍｂｐｓであるとする。また、本実施形態における第一ネットワーク２０の通信フレームの最大データサイズは“４０９０”Ｂｙｔｅであり、第二ネットワーク３０の通信フレームの最大データサイズは“１５００”Ｂｙｔｅであるとする。
【００２６】
通信変換装置１０は、第一ネットワーク２０に接続するノード２１と第二ネットワーク３０に接続するノード３１との間で行う通信を仲介する。ノード２１およびノード３１としては、例えば、流量センサ、圧力センサおよび温度センサ等の各種センサや、流量制御弁および圧力制御弁等の各種バルブ、ポンプおよびファン等の各種アクチュエータ、コントローラ等の各種制御装置が該当する。
【００２７】
第一ネットワーク２０のノード２１は、トークン（ネットワーク上を周回する送信権）を受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与される。第二ネットワーク３０のノード３１は、トークンの代替としてトークンを意味するように生成された通信フレーム（以下、「トークンフレーム」という。）を受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与される。例えば、各通信フレームに、該通信フレームがトークンを意味するか否かを示すフラグ（以下、「トークンフラグ」という。）を設け、このトークンフラグにオンが設定されている通信フレームを、トークンフレームとすることができる。トークンフレームのトークンフラグ以外のデータについては、任意にデータを設定することができる。
【００２８】
図２を参照して、通信変換装置１０の機能構成について説明する。図２に示すように、通信変換装置１０は、フレーム通信部１１と、フレーム変換部１２と、送信対象抽出部１３と、送信対象選定部１４と、フレーム分割部１５と、フレーム合成部１６と、を有する。これら各部の機能は、ハードウェアロジックを構成することで実現する。これにより、通信変換等の処理を高速化することができる。
【００２９】
フレーム通信部１１は、第一ネットワーク２０用の通信フレームであるトークン通信フレームを用いて、第一ネットワーク２０のノード２１と通信を行う。フレーム通信部１１は、第二ネットワーク３０用の通信フレームであるイーサネット通信フレームを用いて、第二ネットワーク３０のノード３１と通信を行う。
【００３０】
フレーム変換部１２は、トークン通信フレームとイーサネット通信フレームとを相互に変換する。図３を参照してトークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームのデータ構成について説明する。
【００３１】
図３に示すように、トークン通信フレームは、データ項目として、例えば、プリアンブル項目ａ１と、ＳＦＤ（Start of Frame Delimiters）項目ａ２と、宛先アドレス項目ａ３と、送信元アドレス項目ａ４と、情報データ項目ａ５と、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）項目ａ６と、ＥＦＤ（End of Frame Delimiters）項目ａ７とを有する。一方、イーサネット通信フレームは、データ項目として、例えば、プリアンブル項目ｂ１と、ＳＦＤ項目ｂ２と、宛先アドレス項目ｂ３と、送信元アドレス項目ｂ４と、フレーム長項目ｂ５、情報データ項目ｂ６と、ＦＣＳ項目ｂ７とを有する。
【００３２】
図２に示すフレーム変換部１２は、相手先のネットワークでの処理で必要となるデータを予め定められたデータ項目に設定することで、トークン通信フレームとイーサネット通信フレームとを相互に変換する。変換の手順について、図３を参照して具体的に説明する。
【００３３】
まず、フレーム変換部１２が、トークン通信フレームをイーサネット通信フレームに変換する手順について説明する。
【００３４】
最初に、フレーム通信部１１によってトークン通信フレームが受信されると、フレーム変換部１２は、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６に格納されているデータを、受信バッファに格納する。
【００３５】
なお、受信バッファは、外部から受信したデータを他の外部に送信するまで通信変換装置１０内に一時的に格納するためのバッファ領域である。
【００３６】
続いて、フレーム変換部１２は、受信バッファに格納されている宛先アドレス項目、送信元アドレス項目、情報データ項目およびＦＣＳ項目の各データをイーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納することで、イーサネット通信フレームを生成する。
【００３７】
このように変換することで、フレーム変換後のイーサネット通信フレームを受信したノード３１は、情報データ項目ｂ６に格納されている宛先アドレス項目、送信元アドレス項目、情報データ項目およびＦＣＳ項目に対応する各データを用いてノード３１に設定された所定の処理を実行することができる。
【００３８】
次に、フレーム変換部１２が、イーサネット通信フレームをトークン通信フレームに変換する手順について説明する。
【００３９】
最初に、フレーム通信部１１によってイーサネット通信フレームが受信され、後述する送信対象抽出部１３によって第一ネットワーク２０のノード２１宛のイーサネット通信フレームのみが抽出される。続いて、フレーム変換部１２は、抽出されたイーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納されているデータを、受信バッファに格納する。
【００４０】
続いて、フレーム変換部１２は、受信バッファに格納されている情報データ項目のデータを、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６により構成されるデータ領域に格納することで、トークン通信フレームを生成する。なお、イーサネット通信フレームの情報データ項目ｂ６に格納されるデータは、トークン通信フレームの宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６にそれぞれ対応可能なように配列構成されている。
【００４１】
このように変換することで、フレーム変換後のトークン通信フレームを受信したノード２１は、宛先アドレス項目ａ３、送信元アドレス項目ａ４、情報データ項目ａ５およびＦＣＳ項目ａ６に格納されている各データを用いてノード２１に設定された所定の処理を実行することができる。
【００４２】
図２に示す送信対象抽出部１３は、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームのうち、第一ネットワーク２０のノード２１を宛先とするイーサネット通信フレームのみを第一ネットワーク２０への送信対象として抽出し、フレーム変換部１２に出力する。一方、送信対象抽出部１３は、第一ネットワーク２０のノード２１を宛先としないイーサネット通信フレームについては破棄する。
【００４３】
これにより、第一ネットワーク２０のノード２１宛以外のイーサネット通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、第二ネットワーク３０に比べて通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留してしまうことを抑制できる。
【００４４】
送信対象選定部１４は、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームを第一ネットワーク２０側に連続して送信することになる場合に、連続するイーサネット通信フレームを間引くことで、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信対象を限定する。ただし、間引く対象は、イーサネット通信フレームのうちトークンフレームのみとする。トークンフレーム以外のイーサネット通信フレームについては、間引くことなく第一ネットワーク２０側に送信する。
【００４５】
上記連続して送信する場合とは、第一ネットワーク２０側から第二ネットワーク３０側への通信を間に挟むことなく、連続して第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信が発生する状況をいう。第一ネットワーク２０側から第二ネットワーク３０側への通信を間に挟まない場合であっても、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への送信の間隔が所定時間以上空く場合には、連続発生の対象から除外することができる。この場合の所定時間は、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側への通信フレームの滞留状況を勘案して任意に設定することができる。
【００４６】
送信対象選定部１４が行う選定の条件について、以下に説明する。
【００４７】
（１）連続するイーサネット通信フレームのうち、最初および最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側への送信対象として必ず選定する。
【００４８】
ここで、イーサネット通信フレームが連続する場合としては、トークンフレームを第二ネットワーク３０のノード３１間で送受信している状態が該当する。この場合、最初および最後以外の中間のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側では不要なデータとなる。したがって、中間のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側に送信する必要はない。一方、最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０のノード２１宛のトークンフレームとなる。したがって、トークン通信を成立させるために、最後のイーサネット通信フレームは、第一ネットワーク２０側に送信する必要がある。
【００４９】
（２）連続するイーサネット通信フレームのうち、最初および最後以外の中間のイーサネット通信フレームは、受信バッファに格納可能な空きが有るときには、第一ネットワーク２０側への送信対象として選定する。一方、受信バッファに格納可能な空きが無いときには、そのときに受信された中間のイーサネット通信フレームを破棄する。
【００５０】
これにより、受信バッファに余裕があるときには、中間のイーサネット通信フレームを変換して変換後のトークン通信フレームを第一ネットワーク２０側に送信させることができ、受信バッファに余裕がないときには、中間のイーサネット通信フレームを破棄させることが可能となる。
【００５１】
図４および図５を参照して、送信対象の選定について具体的に説明する。図４および図５に示すトークン通信フレームおよびイーサネット通信フレームは、紙面左側から右側に向けて時系列に推移した状態で表されている。図４および図５に示す各通信フレームのうち、ハッチングされていない通信フレームは、間引きされて破棄される通信フレームを表す。
【００５２】
図４には、通信変換装置１０が第一ネットワーク２０側に連続して送信することになるイーサネット通信フレームとして、三つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ３が例示されている。この場合には、連続する三つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ３のうち、最初のイーサネット通信フレームｅ１と、最後のイーサネット通信フレームｅ３とが、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。また、イーサネット通信フレームｅ２を受信したときには、トークン通信フレームが受信バッファに格納されており、受信バッファに空きが無いため、イーサネット通信フレームｅ２は間引きされて破棄されることになる。
【００５３】
図５には、通信変換装置１０が第一ネットワーク２０側に連続して送信することになるイーサネット通信フレームとして、六つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ６が例示されている。この場合には、連続する六つのイーサネット通信フレームｅ１〜ｅ６のうち、最初のイーサネット通信フレームｅ１と、最後のイーサネット通信フレームｅ６とが、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。また、中間のイーサネット通信フレームｅ２〜ｅ５のうち、イーサネット通信フレームｅ４を受信したときには、トークン通信フレームが受信バッファに格納されておらず、受信バッファに空きが有るため、イーサネット通信フレームｅ４は、第一ネットワーク２０側への送信対象として選択される。この場合には、イーサネット通信フレームｅ２、ｅ３、ｅ５が間引かれて破棄されることになる。
【００５４】
このように、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側に連続して送信されることになるイーサネット通信フレームを変換および送信の対象から効率良く除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００５５】
図２に示すフレーム分割部１５は、第一ネットワーク２０側から受信したトークン通信フレームのデータサイズが、イーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合に、トークン通信フレームを複数のフレームに分割する。具体的に、フレーム分割部１５は、イーサネット通信フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、トークン通信フレームのデータサイズをイーサネット通信フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割する。
【００５６】
例えば、イーサネット通信フレームの最大データサイズが“１５００”バイトであり、トークン通信フレームのデータサイズが“４０９０”バイトである場合、フレーム分割部１５は、“４０９０”バイトのトークン通信フレームを、“１５００”バイトのフレーム二つと、“１０９０”バイトのフレーム一つとに分割する。すなわち、この場合には三つのトークン通信フレームに分割する。
【００５７】
これにより、トークン通信フレームのデータサイズがイーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームにトークン通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク３０側に送信する分割フレームのデータサイズを、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００５８】
また、上述のように分割することで、分割フレームのデータサイズに規則性を持たせることができるため、分割フレームを受信した第二ネットワーク３０側で行う分割フレームの合成処理を簡易にすることができる。
【００５９】
フレーム分割部１５は、分割後の各フレームの分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与する。この場合には、各通信フレームに分割フラグおよび分割通し番号用のデータ領域を予め設けておくことになる。
【００６０】
これにより、イーサネット通信フレームを受信した第二ネットワーク３０側では、分割フラグがオンであるフレーム群が分割されたフレーム群であることを認識することができ、そのフレーム群を分割通し番号順に合成することで、元のデータを容易に復元することが可能となる。
【００６１】
具体的に、第二ネットワーク３０側のノード３１は、受信したイーサネット通信フレームの分割フラグを参照することで、受信したイーサネット通信フレームが分割フレームの一部であるか否かを判定することができる。すなわち、分割フラグがオンである場合には、受信したイーサネット通信フレームが分割フレームの一部であると判定することができる。
【００６２】
また、第二ネットワーク３０側のノード３１は、各分割フレームの分割通し番号を参照することで、分割フレームが送信エラーにより欠落しているか否かを判定することができる。例えば所定時間以内に、分割通し番号が付与された全ての分割フレームを受信できない場合には、送信エラーが発生したと判定し、判定対象の分割フレーム群を破棄することができる。破棄したデータは、第一ネットワーク２０側でリトライ送信すればよい。
【００６３】
フレーム合成部１６は、第二ネットワーク３０側から分割して送信されてきたイーサネット通信フレームの情報データを合成し、一つのトークン通信フレームの情報データにまとめる。
【００６４】
上述してきたように、本実施形態における通信システム１によれば、送信対象選定部１４を有することで、第二ネットワーク３０側から第一ネットワーク２０側に連続して送信されることになるイーサネット通信フレームのうち、最初および最後のイーサネット通信フレーム以外の中間のイーサネット通信フレームを間引くことができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００６５】
また、フレーム分割部１５を有することで、第一ネットワーク２０側から受信したトークン通信フレームのデータサイズがイーサネット通信フレームの最大データサイズを超える場合であっても、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下の複数のフレームにトークン通信フレームを分割することができる。つまり、第二ネットワーク３０側に送信する分割フレームのデータサイズを、イーサネット通信フレームの最大データサイズ以下に抑えることができるため、データを漏れなく送信することが可能となる。
【００６６】
また、送信対象抽出部１３を有することで、フレーム通信部１１によって受信されたイーサネット通信フレームのうち、第一ネットワーク２０のノード２１宛以外のイーサネット通信フレームを、変換および送信の対象から除外することができるため、比較的通信速度の遅い第一ネットワーク２０側への通信フレームが滞留することを抑制できる。
【００６７】
また、フレーム変換部１２を有することで、フレーム変換後のトークン通信フレームまたはイーサネット通信フレームを受信した各ノード２１、３１は、予め定めたデータ項目に格納されているデータを用いて各ノード２１、３１にそれぞれ設定された所定の処理を実行することができる。
【００６８】
それゆえに、本実施形態における通信システム１によれば、通信速度や最大データサイズが相違するトークンバス方式のネットワークとイーサネット方式のネットワークとを簡易に接続することが可能となる。
【００６９】
なお、上述した実施形態では、通信変換装置１０の各部の機能を、ハードウェアロジックにより実現しているが、これに限定されず、ソフトウェアにより実現することもできる。この場合、通信変換装置１０は、物理的に、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、通信インターフェースとを含めて構成する。メモリには、ＣＰＵで処理されるプログラムやデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の要素が含まれる。これらの要素は、互いにバスを介して接続される。ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行し、通信インターフェースを介して受信されたデータや、ＲＡＭに展開されたデータを処理することで、通信変換装置１０の各部の機能を実現することができる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、一つの通信変換装置１０が、フレーム通信部１１と、フレーム変換部１２と、送信対象抽出部１３と、送信対象選定部１４と、フレーム分割部１５とを有しているが、これに限定されない。これらの各部を複数の装置に分散して備えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…通信システム
１０…通信変換装置
１１…フレーム通信部
１２…フレーム変換部
１３…送信対象抽出部
１４…送信対象選定部
１５…フレーム分割部
２０…第一ネットワーク（トークンバス）
２１…ノード
３０…第二ネットワーク（イーサネット）
３１…ノード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムであって、
前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードは、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与され、
前記通信変換装置は、
前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部と、
前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部と、
前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部と、
前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部と、を備える、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信変換装置は、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームのうち、前記第一ネットワーク側のノードを宛先とする前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として抽出する送信対象抽出部を、さらに備える、
ことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記フレーム変換部は、相手先のネットワークで必要となるデータを予め定めたデータ項目に設定することで、前記第一フレームと前記第二フレームとを変換する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信対象選定部は、前記第一フレームおよび前記第二フレームを受信してから送信するまでの間、格納するバッファ領域に空きがある場合に、連続する前記第二フレームのうち、最初および最後の前記第二フレーム以外の第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信対象選定部は、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも前記トークンを意味するように生成された通信フレーム以外の前記第二フレームについては、前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記フレーム分割部は、前記第二フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、前記第一フレームのデータサイズを前記第二フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記フレーム分割部は、分割後の各フレームに含まれる分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項８】
トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムにおける通信変換方法であって、
前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードが、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利を付与され、
前記通信変換装置が、
前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換ステップと、
前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定ステップと、
前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割ステップと、
前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成ステップと、を含む、
ことを特徴とする通信変換方法。
【請求項９】
請求項８に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための通信変換プログラム。
【請求項１】
トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムであって、
前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードは、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利が付与され、
前記通信変換装置は、
前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換部と、
前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定部と、
前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割部と、
前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成部と、を備える、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信変換装置は、前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームのうち、前記第一ネットワーク側のノードを宛先とする前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として抽出する送信対象抽出部を、さらに備える、
ことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記フレーム変換部は、相手先のネットワークで必要となるデータを予め定めたデータ項目に設定することで、前記第一フレームと前記第二フレームとを変換する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信対象選定部は、前記第一フレームおよび前記第二フレームを受信してから送信するまでの間、格納するバッファ領域に空きがある場合に、連続する前記第二フレームのうち、最初および最後の前記第二フレーム以外の第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信対象選定部は、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも前記トークンを意味するように生成された通信フレーム以外の前記第二フレームについては、前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記フレーム分割部は、前記第二フレームの最大データサイズと同じサイズの一または複数のフレームと、前記第一フレームのデータサイズを前記第二フレームの最大データサイズで除算したときの剰余と同じサイズのフレームとに、分割する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記フレーム分割部は、分割後の各フレームに含まれる分割フラグをオンにし、分割後の各フレームに対して分割順に通し番号を付与する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の通信システム。
【請求項８】
トークンバス方式の第一ネットワーク、イーサネット方式の第二ネットワーク、および前記第一ネットワークと前記第二ネットワークとの間の通信を仲介する通信変換装置を備える通信システムにおける通信変換方法であって、
前記第一ネットワークおよび前記第二ネットワークに接続する各ノードが、トークンを意味するように生成された通信フレームを受信したときに、他のノード宛てのデータを格納した通信フレームを送信する権利を付与され、
前記通信変換装置が、
前記第一ネットワーク用の通信フレームである第一フレームと前記第二ネットワーク用の通信フレームである第二フレームとを相互に変換するフレーム変換ステップと、
前記第二ネットワーク側から受信した前記第二フレームを前記第一ネットワーク側に連続して送信することになる場合に、連続する前記第二フレームのうち、少なくとも最初および最後の前記第二フレームを前記第一ネットワーク側への送信対象として選定する送信対象選定ステップと、
前記第一ネットワーク側から受信した前記第一フレームのデータサイズが、前記第二フレームの最大データサイズを超える場合に、前記第一フレームを複数のフレームに分割するフレーム分割ステップと、
前記第二ネットワーク側から分割して送信されてきた前記第二フレームのデータを合成し、一つの前記第一フレームのデータにまとめるフレーム合成ステップと、を含む、
ことを特徴とする通信変換方法。
【請求項９】
請求項８に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための通信変換プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３８５８４（Ｐ２０１３−３８５８４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７２９１７（Ｐ２０１１−１７２９１７）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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