[发明专利]通信装置、同步通信系统及同步通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接于传输路径的所有通信装置与通信系统的基准时间同步的同步通信方法，以及使用于该方法的通信装置及其同步通信系统。 

背景技术

通常在制造系统中，1台可编程控制器或计算机等控制设备与多台传感器、继电器及伺服驱动器等设备周期地进行指令数据和响应数据的交换以进行控制。各设备连接于传输路径，指令数据和响应数据的交换通过通信以一定的通信周期来进行。其中，在机床或芯片贴装机等的运动控制系统中，运动控制器通过传输路径与伺服驱动器构成控制环路。 

因此，由于上述设备与通信周期同步进行动作，所以需要能以没有波动的通信周期实现指令数据和响应数据交换的同步通信系统。为了这种运动控制的高性能化，需要使伺服驱动器等从运动控制器接收的指令数据的处理开始时间同步，使其同步偏差最小化，以及尽量缩短运动控制器和伺服驱动器进行指令数据和响应数据交换的通信周期。 

以往，为使连接于传输路径的所有通信装置与通信系统的基准时间同步，采用管理基准时间的通信装置针对除其以外的1个以上的通信装置通知基准时间的方法。 

例如，3台通信装置并联连接在传输路径上，其中1台通信装置(第1通信装置)管理基准时间时，采用所述第1通信装置通过同时广播向剩余的2台(第2通信装置#1及第2通信装置#2)发送基准时间，所述2台第2通信装置接收该基准时间并校准装置内基准计时器的方法。 

此时，所述2台第2通信装置接收第1通信装置发送的数据的时间各自不同。这是因为由于信号在传输路径上需要传播的时间(传播延迟时间)，所以依赖于传输路径的长度在到达时间上产生差异。 

但是，通信装置间的传播延迟时间的差是极小的值。在这种通信系统中，所述第1通信装置在通信周期开头同时广播通信数据，接收了该通信数据的所有第2通信装置即使仅与接收时间同步进行动作，也可以实现在通信装置间同步偏差小的同步通信系统。 

然而在OA领域，作为连接计算机或打印机等进行高速通信的工具，在物理层采用100BASE-T或1000BASE-T的以太网(Ethernet)(注册商标)正在普及。在基于以太网的通信系统中，通常点对点连接设备，计算机或打印机等设备连接于HUB，在通信装置间交接数据时HUB作为中转站进行传送。 

对于作为中转站的HUB，通常采用具备图10-b的专利文献1所示的交换功能的交换HUB，存储转发方式作为通常的传送方式而被采用。存储转发方式采用将通信帧从头至尾全部存放于缓冲存储器实施错误校验，将结果正常的传送至连接有发送目的设备的端口的步骤。 

图10-a是以太网的通信帧的格式。由前导500(7个字节)、SFD501(帧起始定界符)(Start Frame Delimiter，1个字节)、发送目的地址601(6个字节)、发送源地址602(6个字节)、类型603(2个字节)、数据620(46-1500个字节)及FCS606(帧检验序列)(Flame Check Sequence，4个字节)构成，最小帧长度从发送目的地址601至FCS606为64个字节。 

如上所述，由于在存储转发方式中接收通信帧至末端之后进行传送，所以传输速度为100Mbps时，作为通信装置内的传送延迟时间至少产生接收SFD(1个字节)和最小帧长度64个字节所需的5.2μs。 

在交换HUB中，作为消减该传送延迟时间的其它传送方式，还存在实装有直通交换方式的交换HUB。直通交换方式是在接收了发送目的地址601的时间开始向连接有发送目的设备的端口传送的传送方法。但是，在该方法中，作为通信装置内的传送延迟时间，也产生接收SFD(1个字节)和发送目的地址(6个字节)所需的560ns。 

虽然在OA领域的以太网通信系统中，通常采用以HUB为中心并联连接通信装置的构成，但是在生产线等工业领域中，为实现省配线化多将设备串联连接于传输路径。近年，虽然因高速传输速度的特点，具有在工业领域中应用以 太网技术的倾向，但是在传输路径上串联连接通信装置时，进行中转的通信装置的传送延迟时间影响性能。 

图11-a是在前述的直通交换方式中串联连接进行中转的通信装置的现有系统的构成图。图中，1101是管理基准时间的第1通信装置，1102及1103是与所述通信装置1101同步进行动作的第2通信装置#1及#2。在制造系统的情况下，第1通信装置例如相当于可编程控制器或计算机，第2通信装置例如相当于伺服驱动器、传感器或继电器等。