JPH029740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ループ形データ通信システムの改良
に関するものである。

ループ形データ通信システムは、複数の通信ス
テーシヨンを通信線で環状に接続して閉ループを
形成し、このループ中に通信信号を巡回させるよ
うにしたものである。このようなループ形データ
通信システムにおいては、各通信ステーシヨンは
単に次の通信ステーシヨンに信号を伝えるだけで
よいため、伝送制御が単純になる利点がある。

このようなループ形データ通信システムにおい
ては、システム全体の通信を制御するために、な
んらかの通信制御装置が必要とされる。従来のル
ープ形データ通信システムにおいては、専用の制
御ステーシヨンを設けるようにしているが、その
ようにすると、システム制御の中枢が一箇所に集
中するので、信頼性の高いシステムを構成する上
では好ましくない。

信頼性の高いデータ通信システムを得ようとし
たとき、通信系統の冗長化が行なわれる。その場
合、従来は、制御ステーシヨンによつて通信の監
視と異常発生時の系統の切り換えを行なうように
しているが、そのような機能を持つた通信制御装
置は構成がきわめて複雑なものになる。

また、冗長化データ通信システムにおいては、
故障時のバツク・アツプを確実なものにするため
に、待機側の故障の有無をも検出できることが必
要とされる。そのような検出を制御ステーシヨン
によつて行なえるようにすると、制御ステーシヨ
ンの構成はさらに複雑なものとなる。

本発明の目的は、集中制御ステーシヨンを持た
ずに冗長化系統の切り換えと待機側の故障検出が
行なえる冗長化ループ形データ通信システムを提
供することにある。

本発明は、 複数の通信ステーシヨンが２系統の通信線によ
つてそれぞれ環状に接続されてなる冗長化ループ
形データ通信システムにおいて、各通信ステーシ
ヨンは、２系統の通信線に対応する２つの受信
器、２系統の通信線に対応する２つの送信器、２
系統の通信線に共通な通信用バツフア、このバツ
フアの入力端を前記２つの受信器のいずれか一方
に選択的に接続する入力スイツチ、前記バツフア
の出力端を前記２つの送信器のいずれか一方に選
択的に接続する出力スイツチ、通信が正常なとき
の通信フレーム間隔を下回らない値を最小値とし
通信ステーシヨンごとに異なる時限値が設定され
通信ステーシヨンが正しい通信フレームを受信す
るたびにリトリガされるタイマー、および、制御
手段を具備し、 この制御手段は、 システムの初期化時に、最初にタイムアツプし
たタイマーがある通信ステーシヨンを特定ステー
シヨンとし、この特定ステーシヨンの入力スイツ
チと出力スイツチを互いに異なる系統側に投入
し、特定ステーシヨンに初期診断用通信フレーム
を送信させ、他の通信ステーシヨンは前記初期診
断用通信フレームを受信したときはそれにしたが
つて入力スイツチと出力スイツチを互いに同じ系
統に投入し、 初期診断用通信フレームが両系統のループを一
巡して特定ステーシヨンに戻つてきた場合は、初
期化時の入力スイツチと出力スイツチの投入状態
を所定の纒まりの通信に同期して切換えて通常の
通信を行い、 初期診断用通信フレームが特定ステーシヨンに
戻つてこない場合は、特定ステーシヨンではタイ
マーがタイムアツプして入力スイツチをタイムア
ツプ時点に投入されていた側とは反対側に投入し
てこの状態を凍結し出力スイツチをタイムアツプ
時点の投入状態に凍結しかつ異常通知用通信フレ
ームを送信させ、他の通信ステーシヨンでは前記
異常通知用通信フレームを受信したときはそれに
したがつて前記の入力スイツチと出力スイツチを
その時点の投入状態に凍結するものであり、 各ステーシヨンは初期診断用通信フレームおよ
び通常の通信フレームを送信後にスイツチの状態
を反転させるものであることを特徴とする冗長化
ループ形データ通信システムである。

以下、実施例によつて本発明を詳細に説明す
る。第１図は、本発明実施例の概念的構成図であ
る。第１図において、１１〜１ｎは通信ステーシ
ヨンであつて、冗長化された通信線２によつてル
ープ接続されたものである。通信ステーシヨン１
１−１ｎの構成は全て平等になつており、どの１
つのステーシヨンも制御ステーシヨンとしての特
別な構成を持つていない。各ステーシヨンの入出
力部は、たとえば第２図のように、２系統の通信
線にそれぞれ設けられた入力信号の受信器Ｒおよ
び出力信号の送信器Ｔと、両系統に共通に設けら
れた通信用バツフアBUFおよびその制御器Ｃと、
系統切り換え用の入出力スイツチＳ１，Ｓ２から
なる。バツフアBUFは、入出力スイツチＳ１，
Ｓ２を通じて、２系統の通信線に、同図ａまたは
ｂのように接続される。ａは２系統における信号
伝達の方向が同じ場合、ｂは信号伝達の方向が逆
の場合である。このような入出力部の構成は、全
通信ステーシヨンについてどちらかに統一され
る。通信線２上の信号はスイツチＳ１が投入され
ている方の受信器Ｒを通じてバツフアBUFに取
り込まれ、バツフアBUFの内容は、スイツチＳ
２が投入されている方の送信器Ｔを通じて通信線
２に送り出される。バツフアBUFの動作とその
内容および入出力スイツチＳ１，Ｓ２の投入状態
は制御器Ｃによつて制御される。

入出力スイツチＳ１，Ｓ２の投入状態は次のよ
うになる。すなわち、通信が正常な間は、特定の
１つの通信ステーシヨンを除く全ての通信ステー
シヨンにおいては、スイツチＳ１，Ｓ２は同じ系
統を同時に選択するように投入されるが、特定の
１つの通信ステーシヨンにおいては、スイツチＳ
１とＳ２は、スイツチＳ１が一方の系統を選択す
るときスイツチＳ２は他方の系統選択するように
投入される。スイツチＳ１，Ｓ２による通信系統
の選択は、ある纒まりの通信に同期して２系統間
を交互に切り換えられる。

このようなスイツチＳ１，Ｓ２の動作により、
特定の１つの通信ステーシヨンにおいては通信信
号が２つの系統間で横断的に伝送され、その他の
通信ステーシヨンにおいては同じ系統間で縦列的
に伝送される。このようなスイツチＳ１，Ｓ２の
動作により、ａの入出力部を用いた場合は、第３
図ａのような８の字形の通信経路が構成され、ｂ
の入出力部を用いた場合は、同図ｂのような折り
返し形の通信経路が構成される。

通信される信号のフレーム構成は一般的なもの
であつて、たとえば第４図のようになつており、
フラグＦを先頭にした制御文CNTとデータ文
INFからなる。制御器Ｃはこのような信号のフラ
グＦと制御文CNTに基づいて制御を行なう。フ
ラグＦと制御文CNTは、通信の主導権を持つて
いる通信ステーシヨンによつて書き替えられる。
通信の主導権は全ての通信ステーシヨン間で順番
に持ち回りされる。主導権に関する情報もフラグ
Ｆあるいは制御文CNTに含まれる。

各通信ステーシヨン１ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、巡
回している通信フレームのフラグＦと制御文
CNTにしたがつて、通信フレームから自己に必
要なデータを取り込むとともに、主導権があると
きは、通信フレームに他の通信ステーシヨン向け
のデータを挿入する。

このように、第１図の通信システムは、巡回し
ている通信フレームに各通信ステーシヨン１ｉが
適宜にデータ授受するものであるから、通信フレ
ームが正常にループを巡回している間は、システ
ム全体についてとくに制御する必要がない、ま
た、２つの系統が時分割的に常時実際の通信に使
用されているので、どちらに異常が発生しても直
ちに検出できる。

このようなシステムにおいて、各通信ステーシ
ヨン１ｉは、その構成において全て平等である
が、その動作においては、特定の１つのステーシ
ヨンだけが他とは異なる。なお、全ての通信ステ
ーシヨンは、構成が平等であることにより、いず
れも特定の通信ステーシヨンとして動作しうる機
能を持つているが、システムの初期化時に１つの
ステーシヨンだけがその機能を有効化されるので
ある。そのような初期化制御は次のようにして行
なわれる。

各通信ステーシヨン１ｉにはそれぞれタイマー
が設けられており、それらのタイマーには互に異
なる時限値が設定されている。そのような時限値
は、たとえばステーシヨン番号の整数倍とするの
が便利である。ステーシヨン番号は通信ステーシ
ヨン１ｉに固有の番号であるから、それを利用す
ることによつて、それぞれ異なる時限値を定める
ことができる。タイマーはリトリガラブルなもの
であつて、通信フレームが正常に受信されるたび
に時限値が再設定されるようになつている。タイ
マーの時限値の最小値は、通信が正常に行なわれ
ているときの通信フレーム間隔を下回らない値に
定められる。そして、タイマーがタイムアツプし
たときは、各通信ステーシヨンにおいて、それぞ
れの制御器Ｃにより初期診断用通信フレームの送
出が開始されるようになつている。

このようなタイマーを利用することにより、シ
ステムの起動時の制御あるいは故障時の系統切り
離しの制御は次のように行なわれる。

システム起動時には電源投入によつて各ステー
シヨン１ｉにおけるタイマーが作動し、故障発生
時には、それまでの通信によつてリトリガされて
いた各通信ステーシヨン１ｉのタイマーが作動す
る。システム起動時は正常な通信フレームが送信
されないことにより、また故障発生時には正常な
通信フレームが跡絶えることにより、やがて時限
値の最も小さいものがタイムアツプする。

いま、システムの起動時において、たとえば通
信ステーシヨン１のタイマーが最も早くタイムア
ツプしたとすると、通信ステーシヨン１が特定の
通信ステーシヨンとなり、前記のように、他のス
テーシヨンとは異なるスイツチ制御を行なうとと
もに、初期診断用通信フレームの送出を始める。
この初期診断用通信フレームは通信線２を通じて
順次下流の通信ステーシヨンに伝えられ、下流の
通信ステーシヨンはこの初期診断用通信フレーム
を受信することにより、特定ステーシヨンでない
ステーシヨンとしてのスイツチ制御を行なうとと
もに、各自のタイマーのリトリガを行なう。これ
ら下流の通信ステーシヨンのタイマの時限値は通
信ステーシヨン１のタイマー時限値よりも大きい
から、リトリガはそれらがタイムアツプする前に
行なわれる。

どの通信ステーシヨンにも故障がないときは、
通信ステーシヨン１が送出した初期診断用通信フ
レームは２系統のループを直列に一巡して戻つて
くるので、通信ステーシヨン１は、戻つてきた初
期診断用通信フレームを照合して誤りがないこと
を確認したら、以後通常の通信を開始する。すな
わち、確認を行つた後に通信ステーシヨン１のみ
で入力スイツチと出力スイツチを異なる系統側に
投入した状態で通常の通信を開始し、所定の纒ま
りの通信に同期して各通信ステーシヨンのスイツ
チを反対側に切換え、２つの系統を時分割的に通
信に使用する。

どちらかの系統に異常が発生したときは、次の
ようにしてその検出と異常側の切り離しが行なわ
れる。通常異常が発生したとき、タイマーの時限
値が最も小さい通信ステーシヨン１のタイマーが
タイム・アツプすることにより、それが検出され
る。そうすると、通信ステーシヨン１は、入力ス
イツチＳ１をそのとき投入されていた側とは反対
側に投入して凍結し、出力スイツチＳ２はそのと
き投入状態に凍結する。これは、入力スイツチＳ
１が投入されていた側からは正常な信号が到来し
なかつたから他方に切り換えたものであり、出力
スイツチＳ２は先の通信の後にすでに他方側に切
り換わつているのでそのままにするのである。そ
して、通信ステーシヨン１は、通信異常を表す異
常通知用通信フレームを送信する。この通信フレ
ームに含まれる情報に従つて、下流の各通信ステ
ーシヨンは、入出力スイツチＳ１，Ｓ２の投入状
態をその時点の状態に凍結する。これら下流の通
信ステーシヨンの入出力スイツチＳ１，Ｓ２は先
の通信の後にすでに他方に切り換わつているの
で、その状態に凍結して差し支えない。これによ
つて、以後は正常な一方の系統だけを使用した通
信が行なわれる。このとき、通信系統は第５図の
ように正常な１系統だけとなり、故障側の系統は
切り離される。異常側の系統については適宜の手
段によつてその旨の表示がなされ、それに基づい
て修理などの適切な処置が行なわれる。

このようにして、通信ステーシヨン１１〜１ｎ
のうち、タイマーの時限値の最も小さいものにお
いて特定ステーシヨンとしての機能の有効化が行
なわれる。この通信ステーシヨンは、その他の通
信ステーシヨンと構成において平等であつて、単
にタイマーの時限値が相違するだけである。した
がつてこの通信ステーシヨンは特別な構成である
ことを要しない。また、常時は通信フレームが２
つの通信系統を直列に絶えず通信されており、ど
ちらかの系統に故障が発生した場合にはタイマー
によつて検出できるので、待機側の正常性につい
ても容易に確認できる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明し
たが、本発明は特許請求の範囲内において種々の
実施の態様がありうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の概念的な構成図、第
２図は、通信ステーシヨンの一部の構成図、第３
図は、ループの形成状態を示す図、第４図は、通
信フレームの一例図、第５図は、故障時のループ
形成状態を示す図である。 １１〜１ｎ……通信ステーシヨン、２……通信
線、Ｒ……受信器、Ｔ……送信器、Ｂ……バツフ
ア、Ｃ……制御回路、Ｆ……フラグ、CNT……
制御文、INF……データ文。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の通信ステーシヨンが２系統の通信線に
   よつてそれぞれ環状に接続されてなる冗長化ルー
   プ形データ通信システムにおいて、各通信ステー
   シヨンは、２系統の通信線に対応する２つの受信
   器、２系統の通信線に対応する２つの送信器、２
   系統の通信線に共通な通信用バツフア、このバツ
   フアの入力端を前記２つの受信器のいずれか一方
   に選択的に接続する入力スイツチ、前記バツフア
   の出力端を前記２つの送信器のいずれか一方に選
   択的に接続する出力スイツチ、通信が正常なとき
   の通信フレーム間隔を下回らない値を最小値とし
   通信ステーシヨンごとに異なる時限値が設定され
   通信ステーシヨンが正しい通信フレームを受信す
   るたびにリトリガされるタイマー、および、制御
   手段を具備し、 この制御手段は、 システムの初期化時に、最初にタイムアツプし
   たタイマーがある通信ステーシヨンを特定ステー
   シヨンとし、この特定ステーシヨンの入力スイツ
   チと出力スイツチを互いに異なる系統側に投入
   し、特定ステーシヨンに初期診断用通信フレーム
   を送信させ、他の通信ステーシヨンは前記初期診
   断用通信フレームを受信したときはそれにしたが
   つて入力スイツチと出力スイツチを互いに同じ系
   統に投入し、 初期診断用通信フレームが両系統のループを一
   巡して特定ステーシヨンに戻つてきた場合は、初
   期化時の入力スイツチと出力スイツチの投入状態
   を所定の纒まりの通信に同期して切換えて通常の
   通信を行い、 初期診断用通信フレームが特定ステーシヨンに
   戻つてこない場合は、特定ステーシヨンではタイ
   マーがタイムアツプして入力スイツチをタイムア
   ツプ時点に投入されていた側とは反対側に投入し
   てこの状態を凍結し出力スイツチをタイムアツプ
   時点の投入状態に凍結しかつ異常通知用通信フレ
   ームを送信させ、他の通信ステーシヨンでは前記
   異常通知用通信フレームを受信したときはそれに
   したがつて前記の入力スイツチと出力スイツチを
   その時点の投入状態に凍結するものであり、 各ステーシヨンは初期診断用通信フレームおよ
   び通常の通信フレームを送信後にスイツチの状態
   を反転させるものであることを特徴とする冗長化
   ループ形データ通信システム。