通信系统转让专利
申请号 : CN200510084616.2
文献号 : CN1747372B
文献日 : 2010-12-08
发明人 : 吉田昌司 , 齐藤雅彦 , 城戶三安 , 大西欣四郎
申请人 : 株式会社日立制作所
摘要 :
本发明提供不使传送效率降低能够在同一传送路径中传送周期帧和通常帧的通信系统。在连接具有发送功能和接收功能的多个设备的通信系统中，将发送数据帧分成周期帧和通常帧两类，该周期帧作为对接收设备不请求发送接收确认应答并以一定时间间隔周期地发送的帧，该通常帧作为以非周期进行发送中，对接收设备请求发送接收确认应答的帧，每当以一定周期发送上述周期帧，在进行根据驱动请求的驱动请求应答后发送上述通常帧时，当在该周期内不能够发送该通常帧时，在发送下一个周期的周期帧后进行发送，使其在同一传送路径上进行传送。
权利要求 :
1.一种通信系统，其特征在于：
上述通信系统具备现场设备和控制设备，
上述现场设备包括：多个测量部件；测量汇集部件，从上述多个测量部件发送来在上述多个测量部件中测量的各测量值，对该发送来的各测量值进行汇集而构成周期帧，并进行发送；多个驱动部件；以及驱动控制部件，对上述多个驱动部件进行驱动，获取来自该多个驱动部件的数据，上述控制设备包括多个控制器，上述控制器接收来自上述现场设备的周期帧，利用该周期帧中的测量值进行计算，发送通常帧，将发送数据帧分成周期帧和通常帧，该周期帧作为对接收设备不请求发送接收确认应答并以一定时间间隔周期地发送的帧，该通常帧作为以非周期进行发送并对接收设备请求发送接收确认应答的帧；
上述测量汇集部件、上述驱动控制部件以及上述控制器具有决定上述周期帧的发送周期的定时器；
每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，根据预先求得的表示上述定时器的周期剩余时间和可以发送量的线性关系的函数，判断是否能够在该周期内发送该通常帧，当在该周期内不能够发送该通常帧时，在发送下一个周期的周期帧后进行发送，使其在同一传送路径上进行传送。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于：在刚接收到周期帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于：在刚接收表示同步请求的通常帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
4.一种通信系统，其特征在于：
上述通信系统具备现场设备和控制设备，
上述现场设备包括：多个测量部件；测量汇集部件，从上述多个测量部件发送来在上述多个测量部件中测量的各测量值，对该发送来的各测量值进行汇集而构成周期帧，并进行发送；多个驱动部件；以及驱动控制部件，对上述多个驱动部件进行驱动，获取来自该多个驱动部件的数据，上述控制设备包括多个控制器，上述控制器接收来自上述现场设备的周期帧，利用该周期帧中的测量值进行计算，发送通常帧，将发送数据帧分成周期帧和通常帧，该周期帧作为对接收设备不请求发送接收确认应答并以一定时间间隔周期地发送的帧，该通常帧作为以非周期进行发送并对接收设备请求发送接收确认应答的帧；
上述测量汇集部件、上述驱动控制部件以及上述控制器具有决定上述周期帧的发送周期的定时器；
每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，根据预先求得的表示上述定时器的周期剩余时间和可以发送量的线性关系的函数，判断是否能够在该周期内发送该通常帧，当在该周期内不能够发送该通常帧时，将该通常帧分割成多个帧，分在多个周期内进行发送，使其在同一传送路径上进行传送。
5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于：在刚接收周期帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
6.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于：在刚接收表示同步请求的通常帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
7.一种控制用通信系统，其特征在于：
上述通信系统具备现场设备和控制设备，
上述现场设备包括：多个测量部件；测量汇集部件，从上述多个测量部件发送来在上述多个测量部件中测量的各测量值，对该发送来的各测量值进行汇集而构成周期帧，并进行发送；多个驱动部件；以及驱动控制部件，对上述多个驱动部件进行驱动，获取来自该多个驱动部件的数据，上述控制设备包括多个控制器，上述控制器接收来自上述现场设备的周期帧，利用该周期帧中的测量值进行计算，发送通常帧，上述测量汇集部件、上述驱动控制部件以及上述控制器具有决定上述周期帧的发送周期的定时器；
使承载了从上述控制设备周期地发送到上述现场设备的测量数据的周期帧和从上述控制设备发送到上述现场设备的驱动部件并在该驱动部件的驱动状态的取得、驱动指令中所使用的通常帧在同一传送路径上进行通信；
每当发送上述通常帧时，根据预先求得的表示上述定时器的值和可以发送量的线性关系的函数，判断是否能够在该周期内发送该通常帧。
8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于：
每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，当在该周期内不能够发送该通常帧时，在发送下一个周期的周期帧后进行发送。
9.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于：
每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，当在该周期内不能够发送该通常帧时，将该通常帧分割成多个帧，分在多个周期内进行发送。
10.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于：在刚接收上述周期帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
11.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于：在刚接收表示上述同步请求的通常帧后立即变更表示周期的剩余时间的上述定时器的值。
12.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于：
上述测量部件是测量电力线的电流、电压的电流传感器、电压传感器；
上述驱动部件是截断电力线的断路器；
上述控制设备是由保护继电器设备构成的变电所系统。
说明书 :
技术领域
本发明涉及通信系统，特别是涉及控制发送当控制各种设备时使用的数据的通信帧的通信系统。
背景技术
在用已有的变电所、铁道、工厂等的许多设备，用各种控制设备进行控制的大规模系统中，用通信系统进行各设备的控制。因此，在这种大规模系统中，连接构成系统的设备之间的通信系统起着重要作用。
作为连接在连接构成该系统的设备之间的通信系统中的设备的通信，至今，正在使用串行通信、现场总线、总线型LAN、其它控制专用的特殊通信等，与设备相一致的各种不同的通信。但是，当每次新加上设备，用情况最好的通信连接设备时，由于在整体中混入多种通信形态使传送线的数量变得很大，成为复杂的难以处理的系统。
至今，在对每个通信形态不同的传送路径上，对称为周期帧和通常帧的两类数据分别设置传送路径，传送路径的数量变得非常多。为了改善这种情况，需要将各种不同的通信形态统一成一个形态，在一条传送路径上传送它们。
至今，在无线装置之间，将请求声音帧和运动图像帧那样的发送接收的实时性，即周期性的帧，作为上述周期帧进行发送接收，另外，将静止图像帧和计算机·数据的帧那样的不需要实时性的帧作为上述非周期帧进行发送接收。而且，在已有的无线装置中，从有效地利用无线通信用的有限频率的观点出发，采用当一方的装置在发送中另一方的装置不能够发送那样的半双工通信方式。因此，因为在不发送请求上述实时性的周期帧的空闲时间之间的任意时刻发送不要求实时 性的非周期帧，所以当上述周期帧的上述发送时刻在发送上述非周期帧之间到来时，则不能够在该周期帧的发送时刻发送上述周期帧。
因此，提出了在包含由半双工通信方式发送周期帧和非周期帧的发送单元、由半双工通信方式接收周期帧和非周期帧的接收单元、算出发送单元应发送的周期帧的发送剩余时间的发送计数器单元、算出接收单元想要接收的周期帧接收剩余时间的接收计数器单元、算出发送单元应发送的非周期帧的发送所需时间的计算单元、和比较发送所需时间、发送剩余时间和接收剩余时间的比较单元的无线装置中，当比较单元判断发送所需时间比发送剩余时间和接收剩余时间短时，发送单元发送非周期帧的通信装置的方案(例如，请参照专利文献1：日本特开2002-300139号专利公报(第2～3页图1))。该专利文献1记述了使不要求实时性的非周期帧的发送不妨碍需要实时性的周期帧的发送接收的情形。
作为连接在连接构成该系统的设备之间的通信系统中的设备的通信，至今，正在使用串行通信、现场总线、总线型LAN、其它控制专用的特殊通信等，与设备相一致的各种不同的通信。但是，当每次新加上设备，用情况最好的通信连接设备时，由于在整体中混入多种通信形态使传送线的数量变得很大，成为复杂的难以处理的系统。
至今，在对每个通信形态不同的传送路径上，对称为周期帧和通常帧的两类数据分别设置传送路径，传送路径的数量变得非常多。为了改善这种情况，需要将各种不同的通信形态统一成一个形态，在一条传送路径上传送它们。
至今，在无线装置之间，将请求声音帧和运动图像帧那样的发送接收的实时性，即周期性的帧，作为上述周期帧进行发送接收，另外，将静止图像帧和计算机·数据的帧那样的不需要实时性的帧作为上述非周期帧进行发送接收。而且，在已有的无线装置中，从有效地利用无线通信用的有限频率的观点出发，采用当一方的装置在发送中另一方的装置不能够发送那样的半双工通信方式。因此，因为在不发送请求上述实时性的周期帧的空闲时间之间的任意时刻发送不要求实时 性的非周期帧，所以当上述周期帧的上述发送时刻在发送上述非周期帧之间到来时，则不能够在该周期帧的发送时刻发送上述周期帧。
因此，提出了在包含由半双工通信方式发送周期帧和非周期帧的发送单元、由半双工通信方式接收周期帧和非周期帧的接收单元、算出发送单元应发送的周期帧的发送剩余时间的发送计数器单元、算出接收单元想要接收的周期帧接收剩余时间的接收计数器单元、算出发送单元应发送的非周期帧的发送所需时间的计算单元、和比较发送所需时间、发送剩余时间和接收剩余时间的比较单元的无线装置中，当比较单元判断发送所需时间比发送剩余时间和接收剩余时间短时，发送单元发送非周期帧的通信装置的方案(例如，请参照专利文献1：日本特开2002-300139号专利公报(第2～3页图1))。该专利文献1记述了使不要求实时性的非周期帧的发送不妨碍需要实时性的周期帧的发送接收的情形。
发明内容
该专利文献1，在发送计数器单元中算出下一个应发送的周期帧的发送剩余时间，在接收计数器单元中算出下一个应接收的周期帧的接收剩余时间，在计算单元中，算出下一个应发送的非周期帧的发送所需时间。在比较单元中判断发送所需时间是否比发送剩余时间和接收剩余时间短，当所需时间比两个剩余时间短时，在构成发送单元的变更单元中，无线发送控制单元想应发送的非周期帧或存储在缓冲单元中的非周期帧。因此能够避免发生周期帧的发送时刻和周期帧的接收时刻在非周期帧的发送中到来的那种情况，维持应周期地发送的周期帧的周期性和应周期地接收的周期帧的周期性。
在用变电所、铁道、工厂等的各种控制设备控制许多设备的大规模系统的情况下，对于设置在现场的设备，必须具有能够经常掌握最新状况，当发生问题时快速解决问题的功能。即，现场的各种控制设备由以某个一定时间间隔周期地测量某个物理量的测量部件和按照该测量值进行控制的驱动部件构成。所以，能够将由连接各种控制设备的通信传送的数据分成周期地发送由测量部件测得的测量数据的周期帧，和用于驱动驱动部件得到驱动部件的状态的通常帧的两类数据。
通常帧，当发送失败时，需要再发送，需应接收确认应答。与此相反，周期帧是连续发送最新的测量数据的帧，如果等待到下一个周期新数据会来到，所以即便发送失败也不需要进行再发送那样的错误处理。从而，从传送效率的观点出发，对于周期帧不需要进行接收确认应答。
进一步，需要当希望提高测量部件的精度时，则缩短周期。能够在其间发送的通常帧的大小变小，因此不能够发送大于等于某个一定大小的帧。由于称为周期帧和通常帧的两类数据的冲突，使传送效率恶化，或不能够传送。
本发明的目的是提供不使传送效率降低同时能够在同一传送路径中传送周期帧和通常帧的通信系统。
本发明，在连接具有发送功能和接收功能的多个设备的通信系统中，将发送数据帧分成周期帧和通常帧，该周期帧作为对接收设备不请求发送接收确认应答并以一定时间间隔周期地发送的帧，该通常帧作为以非周期进行发送并对接收设备请求发送接收确认应答的帧；上述多个设备的每一个设备具有决定上述周期帧的发送周期的定时器；每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，根据预先求得的表示上述定时器的周期剩余时间和可以发送量的线性关系的函数，判断是否能够在该周期内发送该通常帧，当在该周期内不能够发送该通常帧时，在发送下一个周期的周期帧后进行发送，使其在同一传送路径上进行传送。
如果根据本发明，则能够有效地利用周期帧的间隙，无浪费地高效率地进行通常帧的发送。
另外，如果根据本发明，则能够将通信形态汇集到统一的一条传送路径中，能够降低成本构成整个系统。
在用变电所、铁道、工厂等的各种控制设备控制许多设备的大规模系统的情况下，对于设置在现场的设备，必须具有能够经常掌握最新状况，当发生问题时快速解决问题的功能。即，现场的各种控制设备由以某个一定时间间隔周期地测量某个物理量的测量部件和按照该测量值进行控制的驱动部件构成。所以，能够将由连接各种控制设备的通信传送的数据分成周期地发送由测量部件测得的测量数据的周期帧，和用于驱动驱动部件得到驱动部件的状态的通常帧的两类数据。
通常帧，当发送失败时，需要再发送，需应接收确认应答。与此相反，周期帧是连续发送最新的测量数据的帧，如果等待到下一个周期新数据会来到，所以即便发送失败也不需要进行再发送那样的错误处理。从而，从传送效率的观点出发，对于周期帧不需要进行接收确认应答。
进一步，需要当希望提高测量部件的精度时，则缩短周期。能够在其间发送的通常帧的大小变小，因此不能够发送大于等于某个一定大小的帧。由于称为周期帧和通常帧的两类数据的冲突，使传送效率恶化，或不能够传送。
本发明的目的是提供不使传送效率降低同时能够在同一传送路径中传送周期帧和通常帧的通信系统。
本发明，在连接具有发送功能和接收功能的多个设备的通信系统中，将发送数据帧分成周期帧和通常帧，该周期帧作为对接收设备不请求发送接收确认应答并以一定时间间隔周期地发送的帧，该通常帧作为以非周期进行发送并对接收设备请求发送接收确认应答的帧；上述多个设备的每一个设备具有决定上述周期帧的发送周期的定时器；每当以一定周期发送上述周期帧，在根据驱动请求进行的驱动请求应答后发送上述通常帧时，根据预先求得的表示上述定时器的周期剩余时间和可以发送量的线性关系的函数，判断是否能够在该周期内发送该通常帧，当在该周期内不能够发送该通常帧时，在发送下一个周期的周期帧后进行发送，使其在同一传送路径上进行传送。
如果根据本发明，则能够有效地利用周期帧的间隙，无浪费地高效率地进行通常帧的发送。
另外，如果根据本发明，则能够将通信形态汇集到统一的一条传送路径中，能够降低成本构成整个系统。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的整体构成例的图。
图2是表示图1所示的测量汇集部件的实施例的图。
图3是表示图1所示的驱动控制部件的实施例的图。
图4是表示图1所示的控制器的实施例的图。
图5是表示图1所示的实施例1的工作例的图。
图6(a)和图6(b)是表示图1所示的实施例1的帧构成例的图。
图7是表示图1所示的实施例1的周期剩余时间和可以发送量的关系的图。
图8是表示图1所示的实施例1的同步工作例的图。
图9是表示本发明的实施例2的工作例的图。
图10是表示本发明的实施例3的同步工作例的图。
图11是表示将本发明应用于变电所控制的实施例的图。
图12是表示将本发明应用于储水池(tank)控制的实施例的图。
图13是表示将本发明应用于铁道控制的实施例的图。
图14是表示将本发明应用于制造线控制的实施例的图。
图15是表示将本发明应用于别的制造线控制的实施例的图。
图2是表示图1所示的测量汇集部件的实施例的图。
图3是表示图1所示的驱动控制部件的实施例的图。
图4是表示图1所示的控制器的实施例的图。
图5是表示图1所示的实施例1的工作例的图。
图6(a)和图6(b)是表示图1所示的实施例1的帧构成例的图。
图7是表示图1所示的实施例1的周期剩余时间和可以发送量的关系的图。
图8是表示图1所示的实施例1的同步工作例的图。
图9是表示本发明的实施例2的工作例的图。
图10是表示本发明的实施例3的同步工作例的图。
图11是表示将本发明应用于变电所控制的实施例的图。
图12是表示将本发明应用于储水池(tank)控制的实施例的图。
图13是表示将本发明应用于铁道控制的实施例的图。
图14是表示将本发明应用于制造线控制的实施例的图。
图15是表示将本发明应用于别的制造线控制的实施例的图。
具体实施方式
与本发明有关的通信系统，特定对接收设备不请求发送接收确认应答以一定时间间隔周期地发送的周期帧、和以非周期进行发送，对接收设备请求发送接收确认应答的通常帧，在下一个周期的周期帧发送后实现具有在开始该下一个周期的周期帧发送前不能够结束发送的长度的通常帧的发送。
另外，与本发明有关的通信系统，特定对接收设备不请求发送接收确认应答以一定时间间隔周期地发送的周期帧、和以非周期进行发送对接收设备请求发送接收确认应答的通常帧，将通常帧分割成在开始发送下一个周期的周期帧前能够结束通常帧的发送那样的帧长度来进行发送，在发送下一个周期的周期帧后实现发送剩余部分。
[实施例1]
下面，我们详细说明与本发明有关的通信系统的实施例。
在图1～图8中，表示了与本发明有关的通信系统的第1实施例。
图1表示与本发明有关的通信系统的结构。
在图1中，通信系统由现场设备100、控制设备160、图形用户接口设备190和网关195构成。
现场设备100由测量部件111～测量部件11i的i个测量部件，驱动部件121～驱动部件12j的j个驱动部件，汇集测量部件111～测量部件11i的测量汇集部件130，驱动驱动部件121～驱动部件12j、取得来自驱动部件121～驱动部件12j的数据的驱动控制部件140，控制测量汇集部件130和驱动控制部件140的交换(switch)的交换式集线器(Switch Hub)150构成。
控制设备160由控制器181～控制器18k这样k个控制器18、控制控制器181～控制器18k的交换的交换式集线器170构成。
下面，我们说明图1所示的通信系统的工作。
这里，我们举出从测量部件111～11i到控制器181传送周期帧，从控制器181到驱动部件121传送驱动请求的情形为例进行说明。
首先，测量部件111～11i分别将在各测量部件111～11i中测得的测量值131～13i发送到测量汇集部件130。接受来自该测量部件111～11i的测量值131～13i的发送的测量汇集部件130汇集i个测量值131～13i，构成图6所示的周期帧，经过传送路径151发送到交换式集线器150。该交换式集线器150持有将任意端子彼此之间连接起来构成网络的功能，例如，交换式集线器150将在传送路径151上的周期帧送出到传送路径101，然后发送给控制设备160。
控制设备160经由传送路径101在交换式集线器170中接收从交换式集线器150发送过来的周期帧。该控制设备160的交换式集线器170持有以完全与现场设备100的交换式集线器150相同的方式，将任意端子彼此连接起来构成网络的功能，例如，交换式集线器170接收在传送路径101上的周期帧，送出到传送路径171，然后传送给控制器181。
将周期帧送出到传送路径171传送给控制器181后，控制器181从传送路径171接受周期帧，用在周期帧中的测量值进行计算，将通常帧送出到传送路径171。将从控制器181送出到该传送路径171的通常帧从交换式集线器170送出到传送路径101，经过传送路径101发送给现场设备100的交换式集线器150。将在该交换式集线器150接收了的通常帧经由传送路径152发送给驱动控制部件140。
经由传送路径152接收了通常帧的驱动控制部件140输出各种驱动信息141～14j，驱动与驱动信息141～14j对应的各驱动部件121～12j。
另一方面，图形用户接口设备190经由传送路径191与控制器181～18k进行信息收发，以由人类五官能够认识的形式显示信息。另外，网关195，经由传送路径196与控制器181～18k进行信息收发，经由传送路径199与上位的通信网进行信息收发。
通过这样的结构，能够用一条传送路径101连接现场设备100和控制设备160，用这一条传送路径101进行信号的发送接收。该传送路径101的形态，不限于本实施例所示的形式，能够用交换式集线器变更为各种不同的形式。例如，可以容易地类推到分别多台一组地将现场设备100、控制设备160，图形用户接口设备190、网关195连接起来的情形等。
图2表示图1所示的现场设备100的测量汇集部件130的一个实施例。
在图2中，测量汇集部件130由i个测量数据处理单元211～21i、通常帧生成单元221、周期帧发送单元230、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270和通信控制单元280构成。
测量数据处理单元211～21i接受用图1所示的测量部件111～11i进行测量后发送的测量值131～13i，根据从周期控制单元240输出的同步信号242，对该测量值131～13i进行A/D变换，然后作为测量数据231～23i进行输出。当接受对该测量值131～13i进行A/D变换输出的测量数据231～23i时，在周期帧发送单元230中，生成汇集它们的 周期帧，根据来自周期控制单元240的周期开始信号243，通过周期帧283送出到通信控制单元280。
该通信控制单元280经过传送路径151发送接收周期帧、通常帧。从该传送路径151接收了帧(周期帧、通常帧、同步帧)的通信控制单元280，通过帧传送路径281送出到帧接收单元270。在帧接收单元270中，根据帧的内容，在为同步帧的情形，将同步信号271发送给周期控制单元240，同步地变更定时器的值。另外，在输入到帧接收单元270的帧的内容为同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272送出到通常帧生成单元221。当将表示接收到通常帧的信号272发送到该通常帧生成单元221时，在该通常帧生成单元221中，生成对接收的通常帧的应答帧。
从通常帧生成单元221，经过应答帧传送路径251，将该应答帧发送给缓冲器250。在输入了该应答帧的缓冲器250中，经过应答帧传送路径261送出到通常帧发送单元260。该缓冲器250是当通常帧生成单元221连续地送出应答帧时，用于暂时保管帧的缓冲器。另外，通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定发送通常帧的定时，经过应答帧传送路径282送出到通信控制单元280。
图3表示图1所示的现场设备100的驱动控制部件140的一个实施例。
在图3中，驱动控制部件140由j个通常帧生成单元221～22j、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270和通信控制单元280构成。
经由传送路径151由通信控制单元280接收从交换式集线器150送出的帧。接收到该帧的通信控制单元280，经过帧传送路径281发送给帧接收单元270。经由该帧传送路径281在接收了帧的帧接收单元270中，根据帧的内容(周期帧、通常帧、同步帧)，在为同步帧的情况下，经过同步信号传送路径271将同步信号发送给同步控制单元240。在发送该同步信号的周期控制单元240中进行变更，以使定 时器249的值同步。
另外，在输入到帧接收单元270的帧的内容为同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272送出到通常帧生成单元221～22j。当将表示接收到通常帧的信号272送出到该通常帧生成单元221～22j时，在通常帧生成单元221～22j中，经由驱动信息传送路径141～14j送出驱动信息以驱动驱动部件121～12j，并且通过驱动信息传送路径141～14j接受驱动状态，生成应答驱动状态的应答帧。
从通常帧生成单元221，经由应答帧传送路径251～25j，将该应答帧发送到缓冲器250。在输入了该应答帧的缓冲器250中，经由应答帧传送路径261送出到通常帧发送单元260。该缓冲器250是当通常帧生成单元221连续地发送出答帧时，用于暂时保管帧的缓冲器。另外，通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定送出通常帧的定时，经过应答帧传送路径282送出到通信控制单元280。该通信控制单元280经过传送路径151发送接收帧。
图4表示图1所示的控制设备160的控制器181的一个实施例。
在图4中，控制器181由j个通常帧生成单元221～22j、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270、通信控制单元280和计算单元400构成。
经过传送路径171由通信控制单元280接收从交换式集线器170送出的帧。接收了该帧的通信控制单元280，经由帧传送路径281发送给帧接收单元270。经由该帧传送路径281在接收了帧的帧接收单元270中，根据帧的内容(周期帧、通常帧、同步帧)，在为同步帧的情况下，经由同步信号传送路径271将同步信号发送给同步控制单元240。在发送了该同步信号的周期控制单元240中，进行变更以使定时器249的值同步。
另外，经由通信控制单元280输入到帧接收单元270的帧内容，在同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272传送给计算单元400。当将通常帧发送给计算单元400时，在该计算单元400中，进行规定的计算，将计算结果401送出到通常帧生成单元 221。在接收到计算结果401的通常帧生成单元221中，生成存储计算结果的应答帧。
经由应答帧传送路径251，将在通常帧生成单元221中生成的应答帧发送给缓冲器250。从缓冲器250经由应答帧传送路径261将发送给该缓冲器250的应答帧送出到通常帧发送单元260。该通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定送出通常帧的定时，经由应答帧传送路径282将通常帧送出到通信控制单元280。经由通信控制单元280经由传送路径171发送被送出到该通信控制单元280的通常帧
图5表示图1所示的实施例的工作例。
在图5中，501～504分别表示传送周期帧的周期。
以定时器249的值在初始阶段为最高值，经过一个周期的减少后，在周期结束时成为0的方式，设置一个周期开始时的值。
另外，如511～514所示，当周期开始时周期地发送从周期帧发送单元230发送到控制器181的周期帧。
现在，在周期501中，例如，在图示箭头的时刻，从控制器181向帧接收单元270发送驱动请求521。在该周期501的箭头时刻(通常帧的发送时刻)，定时器249的值，因为对于发送驱动请求(应答帧)521剩余了充分的周期剩余时间，所以能够原封不动地发送应答帧。
经由驱动信息传送路径141～14j接收驱动状态，驱动部件121～12j进行驱动后，在周期502中，从通常帧发送单元260将驱动请求应答532返送到控制器181。然后，在周期502中想要发送状态请求522，但是在此发送时刻的定时器249的值，对于发送状态请求522未剩余充分的周期剩余时间。因此，在周期502中不发送该周期502中的状态请求522，而延期到下一个周期503的区域中进行发送。而且，当周期503到来时，发送应该在周期502中发送的状态请求522的帧，作为在周期503的区域中的状态请求523。在该周期503中，发送状态请求523，通过驱动信息141～14j得到驱动部件121～12j的 状态后，发送存储了该状态的状态请求应答534。
这样，当对于发送帧未剩余充分的周期剩余时间时，通过加上延期到下一个周期的处理，能够确实地进行表示状态请求的通常帧的发送。
另外，定时器249的值，在周期开始时刻为0，随着周期被加起来，在周期结束时成为最高值，可以容易地类推即便使其工作也完全等价。
图6是表示帧结构的例子，分别地，图6(a)表示图1所示的测量汇集部件130生成的周期帧的构成例，图6(b)表示图2、图3、图4所示的通常帧生成单元21生成的通常帧的构成例。
图6(a)所示的周期帧由首部600，测量数据611～61i、时间信息620、尾部690构成。即，周期帧以将i个测量数据装载在一个帧中的方式形成。因为对该i个测量数据同时进行A/D变换，所以作为表示一个周期帧中进行A/D变换的时刻的数据的时间信息620只要一个就可以了，可以减少应发送的信息。
另外，图6(b)所示的通常帧由首部650，数据680、尾部690构成，为了与周期帧区别，在该通常帧中加上不同的首部。
图7表示周期剩余时间(定时器值)和可以发送量的关系。
在图7中，横轴表示周期剩余时间(定时器值)，纵轴表示可以发送量。该周期剩余时间(定时器值)和可以发送量两者的关系是成线性关系，直线的斜率表示每单位时间的发送量。表示该周期剩余时间(定时器值)和可以发送量的关系的直线表示划分可以发送区域和不能发送区域的界限线，从该直线往上部分表示不能发送区域，从该直线往下部分表示可以发送区域。
现在，当将发送图5的周期帧的周期作为例子进行绘图时，状态请求521位于下部分，状态请求522位于上部分，状态请求523位于下部分。所以，如果预先求得该直线，则能够从周期剩余时间(定时器值)，瞬时判断现在正应发送的帧是否可以发送。此外，对直线的偏移是因为可以发送量表示仅为数据680的部分的量，而不包含首部 650和尾部690。
图8表示定时器的同步工作。
在图8中，801～804分别是发送周期帧的周期，811～814表示被发送的周期帧。到此为止，我们表示了图1所示的现场设备100的测量汇集部件130中的定时器249、现场设备100的驱动控制部件140中的定时器249、控制设备160的控制器181中的定时器249都在同一值上同步的例子，但是当起动时和不进行长时间同步工作时，就存在着它们发生偏离的可能性。
图8是表示图1所示的现场设备100的测量汇集部件130的定时器249和图1所示的控制设备160的控制器181中的定时器249发生偏离的例子，当从图1所示的现场设备100的测量汇集部件130向图1所示的控制设备160的控制器181发送的周期帧812的传送结束时，以与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值一致的方式变更控制设备160的控制器181的定时器249的值。变更的条件，既可以是每个周期，也可以是控制设备160的控制器181的定时器249的值与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值之差大于等于某个一定值时或经过某个一定数的周期时等。
[实施例2]
图9表示本发明的第2实施例的工作。在本发明的第2实施例中，结构与图1～图4所示的结构相同，但是与表示不能发送时的处理的图5不同。
在图9中，901～904分别是发送周期帧的周期，定时器249的值与图5相同，如911～914那样，在周期开始时周期地发送从周期帧发送单元230发送到控制器181的周期帧。在周期901中，想要发送从控制设备160的控制器181到现场设备100的驱动控制部件140的请求，但是因为对发送状态请求921～923未剩余充分的周期剩余时间，所以不能发送在发送时刻的定时器249的值。这时，通过图7的图中直线求得在周期剩余时间中可以发送的可以发送量，以它的大小进行 分割，发送分割帧921，使剩余的延期到下一个周期902。
在周期902中，将对分割帧921的应答932从现场设备100的驱动控制部件140发送到控制设备160的控制器181，然后在周期902的剩余时间中发送可以发送的分割帧922，使剩余延期到下一个周期903。在该周期903中，发送对分割帧922的应答933，然后发送分割帧923，因为它是在周期的剩余时间中可以发送的，所以结束发送，在周期904中，结束发送对分割帧923的应答934。这样，对于发送帧未剩余充分的周期剩余时间时，通过将帧分割成在周期剩余时间中可以发送的量，能够进行发送。
[实施例3]
图10表示本发明的第3实施例的工作。在本发明的第3实施例中，结构与图1～图4所示的结构相同，但是同步工作与图8所示的第2实施例不同。
在图10中，1001～1004分别表示发送周期帧的周期，1011～1014表示发送的周期帧。图10所示的第3实施例表示控制设备160的控制器181的定时器249和现场设备100的测量汇集部件130的定时器249发生偏离的例子。
所以，在图10所示的第3实施例中，当从控制设备160的控制器181发送到现场设备100的测量汇集部件130的同步请求的通常帧1022的传送结束时，以与控制设备160的控制器181的定时器249的值一致的方式变更现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值。变更的条件，既可以是每个周期，也可以是控制设备160的控制器181的定时器249的值与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值之差大于等于某个一定值时或经过某个一定数的周期时等。一般，作为与计算机的时钟同步的协议，SNTP(Simple NetworkTime Protocol(简单网络时间协议))和IEEE1588等是众所周知的，容易将它们应用于具有本发明的同步功能的通常帧中。
[实施例4]
图11表示本发明的第4实施例。图11所示的第4实施例表示将本发明应用于变电所控制时的现场设备100的构成。
在图11中，现场设备100由总线1101～1103、开闭器1111～1113、电流传感器1121～1123、电压传感器1131～1133、高压线1141～1143、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
将电流传感器1121～1123输出的电流值输入到测量汇集部件130，使用传送路径134～136将电压传感器1131～1133输出的电压值输入到测量汇集部件130，使用传送路径141～143输入到驱动控制部件140，将它们经过交换式集线器150发送到控制设备160的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，进行用于判定电流值、电压值是否适合的电力保护的计算。结果，当在异常事态中判定需要截断系统时，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示用于关闭开闭器的闭路请求的通常帧。从驱动控制单元140开闭信息141～143使开闭器1111～1113工作，截断系统。这样，能够构成变电所的电力保护功能。
[实施例5]
图12表示本发明的第5实施例。图12所示的第5实施例表示将本发明应用于储水池控制时的现场设备100的结构。
在图12中，现场设备100由水泵1201、流量计1202、水深计1210、阀门1211、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，经过流量值传送路径131将流量计1202输出的流量值，经过水深值传送路径132将水深计1210输出的水深值，输入到现场设备100的测量汇集部件130。使用传送路径151经过交换式集线器150将经过该流量值传送路径131、水深值传送路径132输入到测量汇集部件130的流量值131，水深值132送出到控制设备160 的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，使用流量值和水深值，决定水泵1201和阀门1211的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示调节水泵1201的旋转数的请求和开闭阀门1211的请求的通常帧。而且，从现场设备100的驱动控制单元140，将水泵旋转数调节信息142发送给水泵1201，另外将阀门开闭信息141发送给阀门1211。这样，能够构成储水池控制的功能。
[实施例6]
图13表示本发明的第6实施例。图13所示的第6实施例表示将本发明应用于铁道控制时的现场设备100的结构。
在图13中，现场设备100由列车检测传感器1301～1302、截路机1310、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，经由列车检测信息传送路径131～132将列车检测传感器1301～1302输出的列车检测信息输入到现场设备100的测量汇集部件130。使用传送路径151经过交换式集线器150，将经过该列车检测信息传送路径131～132输入到现场设备100的测量汇集部件130的列车检测信息送出到控制设备160的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，使用列车检测信息，列车检测传感器1301～1302进行工作，得到列车检测信息，进行当检测出列车接近时，降下道口栏杆，当列车检测信息132检测出列车通过时，升起道口栏杆那样的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示升起降下道口栏杆的截路机请求的通常帧。而且，从现场设备100的驱动控制单元140，将截断请求141发送给截路机1310。这样，能够构成铁道控制的功能。
[实施例7]
图14表示本发明的第7实施例。图14所示的第7实施例表示将 本发明应用于制造线控制时的现场设备100的结构。
在图14中，现场设备100由速度传感器1401～1403、马达1411～1413、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，图14所示的速度传感器1401～1403检测在各处的制造线的速度，经过速度检测值传送路径131～133将该制造线速度检测值输入到现场设备100的测量汇集部件130。通过传送路径131～133、传送路径151，经由测量汇集部件130、交换式集线器150，将由该速度传感器1401～1403检测出的制造线速度检测值发送给控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，按照各速度值，进行调节各马达1411～1413的速度的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示变更速度请求的通常帧。从驱动控制单元140通过速度变更信息传送路径141～143传送速度变更信息，发送给马达1411～1413，变更马达1411～1413的速度。这样，能够构成制造线控制的功能。
[实施例8]
图15表示本发明的第8实施例。图15所示的第8实施例表示将本发明应用于与图14所示的第7实施例不同的制造线控制时的现场设备100的构成。
在图15中，现场设备100由方向盘角度传感器1501、刹车踏板1502，刹车盘1511～1512、转向泵(steering pump)1513、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，图15所示的方向盘角度传感器1501，检测方向盘角度，通过角度值传送路径131传送检测出的角度值；刹车踏板1502使踏下刹车的情况数值化，检测刹车值，通过刹车值传送路径132传送检测出的刹车值，将上述值一起输入到测量汇集部件130。将由该方向盘角度传感器1501检测出的角度值，通过传送路径131传送给 测量汇集部件130，经过交换式集线器150传送给控制器181，由刹车踏板1502检测出的刹车值，分别通过传送路径132传送给测量汇集部件130，再经过交换式集线器150传送给控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，分别地，按照由方向盘角度传感器1501检测出的方向盘角度值，进行用于控制转向泵1513的计算，按照由刹车踏板1502检测出的刹车值，进行用于控制刹车的计算。结果，从通常帧生成单元221向现场设备100的驱动控制单元140发送各个表示与控制值对应的转向泵驱动请求的通常帧、表示与控制值对应的刹车驱动请求的通常帧。从现场设备100的驱动控制单元140，将刹车信息141～142传送给刹车盘1511～1513，将转向泵信息143发送给转向泵1513，分别进行刹车控制、转向控制。这样，能够构成汽车控制的功能。
本发明，如果包含周期地传送测量数据的设备，则不限于上述实施例，也能够适用于各种不同的产业领域的设备间的通信。
另外，与本发明有关的通信系统，特定对接收设备不请求发送接收确认应答以一定时间间隔周期地发送的周期帧、和以非周期进行发送对接收设备请求发送接收确认应答的通常帧，将通常帧分割成在开始发送下一个周期的周期帧前能够结束通常帧的发送那样的帧长度来进行发送，在发送下一个周期的周期帧后实现发送剩余部分。
[实施例1]
下面，我们详细说明与本发明有关的通信系统的实施例。
在图1～图8中，表示了与本发明有关的通信系统的第1实施例。
图1表示与本发明有关的通信系统的结构。
在图1中，通信系统由现场设备100、控制设备160、图形用户接口设备190和网关195构成。
现场设备100由测量部件111～测量部件11i的i个测量部件，驱动部件121～驱动部件12j的j个驱动部件，汇集测量部件111～测量部件11i的测量汇集部件130，驱动驱动部件121～驱动部件12j、取得来自驱动部件121～驱动部件12j的数据的驱动控制部件140，控制测量汇集部件130和驱动控制部件140的交换(switch)的交换式集线器(Switch Hub)150构成。
控制设备160由控制器181～控制器18k这样k个控制器18、控制控制器181～控制器18k的交换的交换式集线器170构成。
下面，我们说明图1所示的通信系统的工作。
这里，我们举出从测量部件111～11i到控制器181传送周期帧，从控制器181到驱动部件121传送驱动请求的情形为例进行说明。
首先，测量部件111～11i分别将在各测量部件111～11i中测得的测量值131～13i发送到测量汇集部件130。接受来自该测量部件111～11i的测量值131～13i的发送的测量汇集部件130汇集i个测量值131～13i，构成图6所示的周期帧，经过传送路径151发送到交换式集线器150。该交换式集线器150持有将任意端子彼此之间连接起来构成网络的功能，例如，交换式集线器150将在传送路径151上的周期帧送出到传送路径101，然后发送给控制设备160。
控制设备160经由传送路径101在交换式集线器170中接收从交换式集线器150发送过来的周期帧。该控制设备160的交换式集线器170持有以完全与现场设备100的交换式集线器150相同的方式，将任意端子彼此连接起来构成网络的功能，例如，交换式集线器170接收在传送路径101上的周期帧，送出到传送路径171，然后传送给控制器181。
将周期帧送出到传送路径171传送给控制器181后，控制器181从传送路径171接受周期帧，用在周期帧中的测量值进行计算，将通常帧送出到传送路径171。将从控制器181送出到该传送路径171的通常帧从交换式集线器170送出到传送路径101，经过传送路径101发送给现场设备100的交换式集线器150。将在该交换式集线器150接收了的通常帧经由传送路径152发送给驱动控制部件140。
经由传送路径152接收了通常帧的驱动控制部件140输出各种驱动信息141～14j，驱动与驱动信息141～14j对应的各驱动部件121～12j。
另一方面，图形用户接口设备190经由传送路径191与控制器181～18k进行信息收发，以由人类五官能够认识的形式显示信息。另外，网关195，经由传送路径196与控制器181～18k进行信息收发，经由传送路径199与上位的通信网进行信息收发。
通过这样的结构，能够用一条传送路径101连接现场设备100和控制设备160，用这一条传送路径101进行信号的发送接收。该传送路径101的形态，不限于本实施例所示的形式，能够用交换式集线器变更为各种不同的形式。例如，可以容易地类推到分别多台一组地将现场设备100、控制设备160，图形用户接口设备190、网关195连接起来的情形等。
图2表示图1所示的现场设备100的测量汇集部件130的一个实施例。
在图2中，测量汇集部件130由i个测量数据处理单元211～21i、通常帧生成单元221、周期帧发送单元230、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270和通信控制单元280构成。
测量数据处理单元211～21i接受用图1所示的测量部件111～11i进行测量后发送的测量值131～13i，根据从周期控制单元240输出的同步信号242，对该测量值131～13i进行A/D变换，然后作为测量数据231～23i进行输出。当接受对该测量值131～13i进行A/D变换输出的测量数据231～23i时，在周期帧发送单元230中，生成汇集它们的 周期帧，根据来自周期控制单元240的周期开始信号243，通过周期帧283送出到通信控制单元280。
该通信控制单元280经过传送路径151发送接收周期帧、通常帧。从该传送路径151接收了帧(周期帧、通常帧、同步帧)的通信控制单元280，通过帧传送路径281送出到帧接收单元270。在帧接收单元270中，根据帧的内容，在为同步帧的情形，将同步信号271发送给周期控制单元240，同步地变更定时器的值。另外，在输入到帧接收单元270的帧的内容为同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272送出到通常帧生成单元221。当将表示接收到通常帧的信号272发送到该通常帧生成单元221时，在该通常帧生成单元221中，生成对接收的通常帧的应答帧。
从通常帧生成单元221，经过应答帧传送路径251，将该应答帧发送给缓冲器250。在输入了该应答帧的缓冲器250中，经过应答帧传送路径261送出到通常帧发送单元260。该缓冲器250是当通常帧生成单元221连续地送出应答帧时，用于暂时保管帧的缓冲器。另外，通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定发送通常帧的定时，经过应答帧传送路径282送出到通信控制单元280。
图3表示图1所示的现场设备100的驱动控制部件140的一个实施例。
在图3中，驱动控制部件140由j个通常帧生成单元221～22j、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270和通信控制单元280构成。
经由传送路径151由通信控制单元280接收从交换式集线器150送出的帧。接收到该帧的通信控制单元280，经过帧传送路径281发送给帧接收单元270。经由该帧传送路径281在接收了帧的帧接收单元270中，根据帧的内容(周期帧、通常帧、同步帧)，在为同步帧的情况下，经过同步信号传送路径271将同步信号发送给同步控制单元240。在发送该同步信号的周期控制单元240中进行变更，以使定 时器249的值同步。
另外，在输入到帧接收单元270的帧的内容为同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272送出到通常帧生成单元221～22j。当将表示接收到通常帧的信号272送出到该通常帧生成单元221～22j时，在通常帧生成单元221～22j中，经由驱动信息传送路径141～14j送出驱动信息以驱动驱动部件121～12j，并且通过驱动信息传送路径141～14j接受驱动状态，生成应答驱动状态的应答帧。
从通常帧生成单元221，经由应答帧传送路径251～25j，将该应答帧发送到缓冲器250。在输入了该应答帧的缓冲器250中，经由应答帧传送路径261送出到通常帧发送单元260。该缓冲器250是当通常帧生成单元221连续地发送出答帧时，用于暂时保管帧的缓冲器。另外，通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定送出通常帧的定时，经过应答帧传送路径282送出到通信控制单元280。该通信控制单元280经过传送路径151发送接收帧。
图4表示图1所示的控制设备160的控制器181的一个实施例。
在图4中，控制器181由j个通常帧生成单元221～22j、周期控制单元240、缓冲器250、通常帧发送单元260、帧接收单元270、通信控制单元280和计算单元400构成。
经过传送路径171由通信控制单元280接收从交换式集线器170送出的帧。接收了该帧的通信控制单元280，经由帧传送路径281发送给帧接收单元270。经由该帧传送路径281在接收了帧的帧接收单元270中，根据帧的内容(周期帧、通常帧、同步帧)，在为同步帧的情况下，经由同步信号传送路径271将同步信号发送给同步控制单元240。在发送了该同步信号的周期控制单元240中，进行变更以使定时器249的值同步。
另外，经由通信控制单元280输入到帧接收单元270的帧内容，在同步帧以外的通常帧的情况下，将表示接收到通常帧的信号272传送给计算单元400。当将通常帧发送给计算单元400时，在该计算单元400中，进行规定的计算，将计算结果401送出到通常帧生成单元 221。在接收到计算结果401的通常帧生成单元221中，生成存储计算结果的应答帧。
经由应答帧传送路径251，将在通常帧生成单元221中生成的应答帧发送给缓冲器250。从缓冲器250经由应答帧传送路径261将发送给该缓冲器250的应答帧送出到通常帧发送单元260。该通常帧发送单元260，一边观察周期控制单元的定时器241的值，一边决定送出通常帧的定时，经由应答帧传送路径282将通常帧送出到通信控制单元280。经由通信控制单元280经由传送路径171发送被送出到该通信控制单元280的通常帧
图5表示图1所示的实施例的工作例。
在图5中，501～504分别表示传送周期帧的周期。
以定时器249的值在初始阶段为最高值，经过一个周期的减少后，在周期结束时成为0的方式，设置一个周期开始时的值。
另外，如511～514所示，当周期开始时周期地发送从周期帧发送单元230发送到控制器181的周期帧。
现在，在周期501中，例如，在图示箭头的时刻，从控制器181向帧接收单元270发送驱动请求521。在该周期501的箭头时刻(通常帧的发送时刻)，定时器249的值，因为对于发送驱动请求(应答帧)521剩余了充分的周期剩余时间，所以能够原封不动地发送应答帧。
经由驱动信息传送路径141～14j接收驱动状态，驱动部件121～12j进行驱动后，在周期502中，从通常帧发送单元260将驱动请求应答532返送到控制器181。然后，在周期502中想要发送状态请求522，但是在此发送时刻的定时器249的值，对于发送状态请求522未剩余充分的周期剩余时间。因此，在周期502中不发送该周期502中的状态请求522，而延期到下一个周期503的区域中进行发送。而且，当周期503到来时，发送应该在周期502中发送的状态请求522的帧，作为在周期503的区域中的状态请求523。在该周期503中，发送状态请求523，通过驱动信息141～14j得到驱动部件121～12j的 状态后，发送存储了该状态的状态请求应答534。
这样，当对于发送帧未剩余充分的周期剩余时间时，通过加上延期到下一个周期的处理，能够确实地进行表示状态请求的通常帧的发送。
另外，定时器249的值，在周期开始时刻为0，随着周期被加起来，在周期结束时成为最高值，可以容易地类推即便使其工作也完全等价。
图6是表示帧结构的例子，分别地，图6(a)表示图1所示的测量汇集部件130生成的周期帧的构成例，图6(b)表示图2、图3、图4所示的通常帧生成单元21生成的通常帧的构成例。
图6(a)所示的周期帧由首部600，测量数据611～61i、时间信息620、尾部690构成。即，周期帧以将i个测量数据装载在一个帧中的方式形成。因为对该i个测量数据同时进行A/D变换，所以作为表示一个周期帧中进行A/D变换的时刻的数据的时间信息620只要一个就可以了，可以减少应发送的信息。
另外，图6(b)所示的通常帧由首部650，数据680、尾部690构成，为了与周期帧区别，在该通常帧中加上不同的首部。
图7表示周期剩余时间(定时器值)和可以发送量的关系。
在图7中，横轴表示周期剩余时间(定时器值)，纵轴表示可以发送量。该周期剩余时间(定时器值)和可以发送量两者的关系是成线性关系，直线的斜率表示每单位时间的发送量。表示该周期剩余时间(定时器值)和可以发送量的关系的直线表示划分可以发送区域和不能发送区域的界限线，从该直线往上部分表示不能发送区域，从该直线往下部分表示可以发送区域。
现在，当将发送图5的周期帧的周期作为例子进行绘图时，状态请求521位于下部分，状态请求522位于上部分，状态请求523位于下部分。所以，如果预先求得该直线，则能够从周期剩余时间(定时器值)，瞬时判断现在正应发送的帧是否可以发送。此外，对直线的偏移是因为可以发送量表示仅为数据680的部分的量，而不包含首部 650和尾部690。
图8表示定时器的同步工作。
在图8中，801～804分别是发送周期帧的周期，811～814表示被发送的周期帧。到此为止，我们表示了图1所示的现场设备100的测量汇集部件130中的定时器249、现场设备100的驱动控制部件140中的定时器249、控制设备160的控制器181中的定时器249都在同一值上同步的例子，但是当起动时和不进行长时间同步工作时，就存在着它们发生偏离的可能性。
图8是表示图1所示的现场设备100的测量汇集部件130的定时器249和图1所示的控制设备160的控制器181中的定时器249发生偏离的例子，当从图1所示的现场设备100的测量汇集部件130向图1所示的控制设备160的控制器181发送的周期帧812的传送结束时，以与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值一致的方式变更控制设备160的控制器181的定时器249的值。变更的条件，既可以是每个周期，也可以是控制设备160的控制器181的定时器249的值与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值之差大于等于某个一定值时或经过某个一定数的周期时等。
[实施例2]
图9表示本发明的第2实施例的工作。在本发明的第2实施例中，结构与图1～图4所示的结构相同，但是与表示不能发送时的处理的图5不同。
在图9中，901～904分别是发送周期帧的周期，定时器249的值与图5相同，如911～914那样，在周期开始时周期地发送从周期帧发送单元230发送到控制器181的周期帧。在周期901中，想要发送从控制设备160的控制器181到现场设备100的驱动控制部件140的请求，但是因为对发送状态请求921～923未剩余充分的周期剩余时间，所以不能发送在发送时刻的定时器249的值。这时，通过图7的图中直线求得在周期剩余时间中可以发送的可以发送量，以它的大小进行 分割，发送分割帧921，使剩余的延期到下一个周期902。
在周期902中，将对分割帧921的应答932从现场设备100的驱动控制部件140发送到控制设备160的控制器181，然后在周期902的剩余时间中发送可以发送的分割帧922，使剩余延期到下一个周期903。在该周期903中，发送对分割帧922的应答933，然后发送分割帧923，因为它是在周期的剩余时间中可以发送的，所以结束发送，在周期904中，结束发送对分割帧923的应答934。这样，对于发送帧未剩余充分的周期剩余时间时，通过将帧分割成在周期剩余时间中可以发送的量，能够进行发送。
[实施例3]
图10表示本发明的第3实施例的工作。在本发明的第3实施例中，结构与图1～图4所示的结构相同，但是同步工作与图8所示的第2实施例不同。
在图10中，1001～1004分别表示发送周期帧的周期，1011～1014表示发送的周期帧。图10所示的第3实施例表示控制设备160的控制器181的定时器249和现场设备100的测量汇集部件130的定时器249发生偏离的例子。
所以，在图10所示的第3实施例中，当从控制设备160的控制器181发送到现场设备100的测量汇集部件130的同步请求的通常帧1022的传送结束时，以与控制设备160的控制器181的定时器249的值一致的方式变更现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值。变更的条件，既可以是每个周期，也可以是控制设备160的控制器181的定时器249的值与现场设备100的测量汇集部件130的定时器249的值之差大于等于某个一定值时或经过某个一定数的周期时等。一般，作为与计算机的时钟同步的协议，SNTP(Simple NetworkTime Protocol(简单网络时间协议))和IEEE1588等是众所周知的，容易将它们应用于具有本发明的同步功能的通常帧中。
[实施例4]
图11表示本发明的第4实施例。图11所示的第4实施例表示将本发明应用于变电所控制时的现场设备100的构成。
在图11中，现场设备100由总线1101～1103、开闭器1111～1113、电流传感器1121～1123、电压传感器1131～1133、高压线1141～1143、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
将电流传感器1121～1123输出的电流值输入到测量汇集部件130，使用传送路径134～136将电压传感器1131～1133输出的电压值输入到测量汇集部件130，使用传送路径141～143输入到驱动控制部件140，将它们经过交换式集线器150发送到控制设备160的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，进行用于判定电流值、电压值是否适合的电力保护的计算。结果，当在异常事态中判定需要截断系统时，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示用于关闭开闭器的闭路请求的通常帧。从驱动控制单元140开闭信息141～143使开闭器1111～1113工作，截断系统。这样，能够构成变电所的电力保护功能。
[实施例5]
图12表示本发明的第5实施例。图12所示的第5实施例表示将本发明应用于储水池控制时的现场设备100的结构。
在图12中，现场设备100由水泵1201、流量计1202、水深计1210、阀门1211、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，经过流量值传送路径131将流量计1202输出的流量值，经过水深值传送路径132将水深计1210输出的水深值，输入到现场设备100的测量汇集部件130。使用传送路径151经过交换式集线器150将经过该流量值传送路径131、水深值传送路径132输入到测量汇集部件130的流量值131，水深值132送出到控制设备160 的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，使用流量值和水深值，决定水泵1201和阀门1211的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示调节水泵1201的旋转数的请求和开闭阀门1211的请求的通常帧。而且，从现场设备100的驱动控制单元140，将水泵旋转数调节信息142发送给水泵1201，另外将阀门开闭信息141发送给阀门1211。这样，能够构成储水池控制的功能。
[实施例6]
图13表示本发明的第6实施例。图13所示的第6实施例表示将本发明应用于铁道控制时的现场设备100的结构。
在图13中，现场设备100由列车检测传感器1301～1302、截路机1310、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，经由列车检测信息传送路径131～132将列车检测传感器1301～1302输出的列车检测信息输入到现场设备100的测量汇集部件130。使用传送路径151经过交换式集线器150，将经过该列车检测信息传送路径131～132输入到现场设备100的测量汇集部件130的列车检测信息送出到控制设备160的控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，使用列车检测信息，列车检测传感器1301～1302进行工作，得到列车检测信息，进行当检测出列车接近时，降下道口栏杆，当列车检测信息132检测出列车通过时，升起道口栏杆那样的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示升起降下道口栏杆的截路机请求的通常帧。而且，从现场设备100的驱动控制单元140，将截断请求141发送给截路机1310。这样，能够构成铁道控制的功能。
[实施例7]
图14表示本发明的第7实施例。图14所示的第7实施例表示将 本发明应用于制造线控制时的现场设备100的结构。
在图14中，现场设备100由速度传感器1401～1403、马达1411～1413、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，图14所示的速度传感器1401～1403检测在各处的制造线的速度，经过速度检测值传送路径131～133将该制造线速度检测值输入到现场设备100的测量汇集部件130。通过传送路径131～133、传送路径151，经由测量汇集部件130、交换式集线器150，将由该速度传感器1401～1403检测出的制造线速度检测值发送给控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，按照各速度值，进行调节各马达1411～1413的速度的控制，从通常帧生成单元221向驱动控制单元140发送表示变更速度请求的通常帧。从驱动控制单元140通过速度变更信息传送路径141～143传送速度变更信息，发送给马达1411～1413，变更马达1411～1413的速度。这样，能够构成制造线控制的功能。
[实施例8]
图15表示本发明的第8实施例。图15所示的第8实施例表示将本发明应用于与图14所示的第7实施例不同的制造线控制时的现场设备100的构成。
在图15中，现场设备100由方向盘角度传感器1501、刹车踏板1502，刹车盘1511～1512、转向泵(steering pump)1513、测量汇集部件130、驱动控制部件140和交换式集线器150构成。
在本实施例中，图15所示的方向盘角度传感器1501，检测方向盘角度，通过角度值传送路径131传送检测出的角度值；刹车踏板1502使踏下刹车的情况数值化，检测刹车值，通过刹车值传送路径132传送检测出的刹车值，将上述值一起输入到测量汇集部件130。将由该方向盘角度传感器1501检测出的角度值，通过传送路径131传送给 测量汇集部件130，经过交换式集线器150传送给控制器181，由刹车踏板1502检测出的刹车值，分别通过传送路径132传送给测量汇集部件130，再经过交换式集线器150传送给控制器181。
在控制设备160的控制器181的计算单元400中，分别地，按照由方向盘角度传感器1501检测出的方向盘角度值，进行用于控制转向泵1513的计算，按照由刹车踏板1502检测出的刹车值，进行用于控制刹车的计算。结果，从通常帧生成单元221向现场设备100的驱动控制单元140发送各个表示与控制值对应的转向泵驱动请求的通常帧、表示与控制值对应的刹车驱动请求的通常帧。从现场设备100的驱动控制单元140，将刹车信息141～142传送给刹车盘1511～1513，将转向泵信息143发送给转向泵1513，分别进行刹车控制、转向控制。这样，能够构成汽车控制的功能。
本发明，如果包含周期地传送测量数据的设备，则不限于上述实施例，也能够适用于各种不同的产业领域的设备间的通信。