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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-12
(45)【発行日】2024-12-20
(54)【発明の名称】通信装置、通信システム、通信制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04L 12/28 20060101AFI20241213BHJP
【ＦＩ】
H04L12/28 400
H04L12/28 100F
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022538636
(86)(22)【出願日】2021-06-17
(86)【国際出願番号】 JP2021023014
(87)【国際公開番号】W WO2022019014
(87)【国際公開日】2022-01-27
【審査請求日】2024-04-04
(31)【優先権主張番号】P 2020125771
(32)【優先日】2020-07-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106116
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100151378
【弁理士】
【氏名又は名称】宮村 憲浩
(74)【代理人】
【識別番号】100157484
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 智之
(72)【発明者】
【氏名】三島 雅史
(72)【発明者】
【氏名】園田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】池内 慶成
【審査官】宮島 郁美
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－５３７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３９６３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６３１７４１５（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｌ１２／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理部と、１以上のスレーブと通信する通信部と、
を備え、
前記処理部は、
前記１以上のスレーブに対して、主データを含むフレームを前記通信部から第１周期で送信させる通信処理と、
前記第１周期内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期、及び前記第２周期ごとに前記主データ以外の副データの通信が行われるスロット、を設定する設定処理と、
を実行する機能を有し、
前記フレームは、前記主データの送信期間の途中に前記スロットを少なくとも１つ含む、
通信装置。
【請求項2】
前記設定処理は、前記第２周期ごとに前記１以上のスレーブのうちの少なくとも１つのスレーブに前記スロットを割り当てることを含む、請求項１に記載の通信装置。
【請求項3】
前記フレームは、前記第１周期で前記１以上のスレーブを制御するためのデータを含む、請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項4】
前記フレームは、前記１以上のスレーブの動作を同期させるためのデータを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項5】
前記１以上のスレーブは、前記通信装置に対してデイジーチェーン接続されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項6】
前記主データは、複数の主データ片を含み、前記処理部は、前記通信処理において、前記複数の主データ片を前記Ｎ回の第２周期で分割して送信する、
請求項１～５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項7】
前記処理部は、前記主データを前記複数の主データ片に分割する分割処理を実行する機能を、更に有する、請求項６に記載の通信装置。
【請求項8】
前記複数の主データ片の各々のデータサイズは、前記第２周期で送信可能な範囲で設定される、請求項７に記載の通信装置。
【請求項9】
前記処理部は、前記設定処理において、少なくとも前記第１周期、前記主データのデータサイズ、及び前記副データのデータサイズのうちの一つに基づいて、前記第２周期を設定する、請求項６～８のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項10】
前記処理部は、前記設定処理において、前記１以上のスレーブの対応可能な通信周期の整数倍の周期を前記第２周期として設定する、請求項１～９のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項11】
前記１以上のスレーブのうちの少なくとも１つのスレーブは、モータを駆動させるモータ駆動装置である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の通信装置と、前記通信装置に接続されて前記通信装置と通信する前記１以上のスレーブと、を備える、
通信システム。
【請求項13】
通信装置に接続される１以上のスレーブに対して、主データを含むフレームを第１周期で送信させる通信ステップと、前記第１周期内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期、及び前記第２周期ごとに前記主データ以外の副データの通信を行うためのスロット、を設定する設定ステップと
を含み、
前記フレームは、前記主データの送信期間の途中に前記スロットを少なくとも１つ含む、
通信制御方法。
【請求項14】
１以上のプロセッサに、請求項１３記載の通信制御方法を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に通信装置、通信システム、通信制御方法、及びプログラムに関する。本開示は、より詳細には、１以上のスレーブと通信する通信装置、通信システム、通信制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、予め定められた周期ごとにデータが更新されるネットワークに接続される通信装置が開示されている。この通信装置は、第１のスケジューリング手段と、第２のスケジューリング手段と、を備える。第１のスケジューリング手段は、製造装置又は生産設備の制御に用いる第１のデータを予め定められた周期ごとに更新するのに必要な第１の通信帯域を確保する。第２のスケジューリング手段は、ネットワークが有する通信帯域のうち第１の通信帯域以外の通信帯域内に、第２のデータを指定された時間内に送信先へ到着させるのに必要な第２の通信帯域を確保する。
【0003】
特許文献１に記載の通信装置では、第１のデータ（主データ）を通信するのに必要な通信帯域以外の空き帯域にて第２のデータ（副データ）を送信することは可能である。しかしながら、この通信装置では、第２のデータ（副データ）を、第１のデータ（主データ）の伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させることが難しい、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－６４２４５号公報
【発明の概要】
【0005】
本開示は、上記の点に鑑みてなされており、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい通信装置、通信システム、通信制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【0006】
本開示の一態様に係る通信装置は、処理部と、通信部と、を備える。前記通信部は、１以上のスレーブと通信する。前記処理部は、通信処理と、設定処理と、を実行する機能を有する。前記通信処理は、前記１以上のスレーブに対して、主データを含むフレームを前記通信部から第１周期で送信させることを含む。前記設定処理は、前記第１周期内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期を設定することを含む。前記設定処理は、前記第２周期ごとに、前記主データ以外の副データの通信が行われるスロットを設定することを含む。前記フレームは、前記主データの送信期間の途中に前記スロットを少なくとも１つ含む。
【0007】
本開示の他の一態様に係る通信システムは、上記の通信装置と、上記の１以上のスレーブと、を備える。前記１以上のスレーブは、前記通信装置に接続されて前記通信装置と通信する。
【0008】
本開示の他の一態様に係る通信制御方法は、通信ステップと、設定ステップと、を含む。前記通信ステップは、通信装置に接続される１以上のスレーブに対して、主データを含むフレームを第１周期で送信させることを含む。前記設定ステップは、前記第１周期内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期を設定することを含む。前記設定ステップは、前記第２周期ごとに、前記主データ以外の副データの通信を行うためのスロットを設定することを含む。前記フレームは、前記主データの送信期間の途中に前記スロットを少なくとも１つ含む。
【0009】
本開示の他の一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、上記の通信制御方法を実行させる。
【0010】
本開示は、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
（１）概要
図１は、本開示の実施形態に係る通信装置１を備えた通信システム１００の概要を示すブロック図である。通信システム１００は、図１に示すように、通信装置１と、通信装置１に接続される１以上（ここでは、ｎ（ｎは自然数）台）のスレーブ２（２１，２２，２３，・・・２ｎ）とを備える。通信装置１は、１以上のスレーブ２の上位装置に相当するマスタである。通信装置１及び１以上のスレーブ２は、同一のネットワークに接続されている。そして、１以上のスレーブ２は、通信装置１に接続されて通信装置１と通信する。
図１は、本開示の実施形態に係る通信装置１を備えた通信システム１００の概要を示すブロック図である。通信システム１００は、図１に示すように、通信装置１と、通信装置１に接続される１以上（ここでは、ｎ（ｎは自然数）台）のスレーブ２（２１，２２，２３，・・・２ｎ）とを備える。通信装置１は、１以上のスレーブ２の上位装置に相当するマスタである。通信装置１及び１以上のスレーブ２は、同一のネットワークに接続されている。そして、１以上のスレーブ２は、通信装置１に接続されて通信装置１と通信する。
【0013】
本実施形態では、通信装置１及び１以上のスレーブ２は、産業用ネットワークに接続されている。本開示でいう「産業用ネットワーク」は、例えばファクトリーオートメーションにおいて用いられるフィールドネットワークであって、工場内に設置された複数の機器間で通信するために用いられる。産業用ネットワークは、一例として、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、又はＰＲＯＦＩＮＥＴ（登録商標）等を含み得る。産業用ネットワークに接続される機器は、一例として、コントローラ（例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等）、センサ（例えば、変位センサ、流量計、圧力計、画像センサ等）、又はリモートＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ ／ Ｏｕｔｐｕｔ）等を含み得る。また、産業用ネットワークに接続される機器は、一例として、サーボアンプ、インバータ、ロボット、アクチュエータ、又はバルブ等を含み得る。
【0014】
産業用ネットワークは、オフィス等で用いられる標準的なベストエフォート型のネットワークと比較して、堅牢性、定時性、及びリアルタイム性が要求される。例えば、産業用ネットワークにおいて、コントローラからサーボアンプ等の制御対象の機器に対して周期的に制御データを送信する場合に、ベストエフォート（ｂｅｓｔ ｅｆｆｏｒｔ）型のネットワークと比較して遅延が許されず、また、制御データに対する応答速度の高速化が求められる。
【0015】
通信装置１は、図１に示すように、処理部１１と、通信部１２と、を備えている。通信部１２は、１以上のスレーブ２と通信する通信インタフェースである。処理部１１は、通信処理と、設定処理と、を実行する機能を有している。
【0016】
図２は、本開示の実施形態に係る通信装置による通信処理の説明図である。通信処理は、１以上のスレーブ２に対して、主データを含むフレーム（通信フレーム）Ｆ１を通信部１２から第１周期ＣＴ１で送信させる処理である。つまり、通信装置１は、通信処理を実行することにより、１以上のスレーブ２に対して主データを第１周期ＣＴ１で送信する。主データは、例えば通信装置１がコントローラであって、１以上のスレーブ２がサーボアンプ等の制御対象の機器であれば、スレーブ２を制御するための制御データを含み得る。第１周期ＣＴ１は、一例として、０．数ｍｓ～数ｍｓである。各スレーブ２は、主データを受信すると、受信した主データに応じた処理を実行する。例えば、主データが１以上のスレーブ２の各々に対応した１以上の制御データを含んでいる場合、各スレーブ２は、主データを受信すると、主データに含まれる対応した制御データを取得し、取得した制御データに応じた処理を実行する。
【0017】
設定処理は、第１周期ＣＴ１内に、第２周期ＣＴ２を設定することを含む。設定処理において、処理部１１は、第１周期ＣＴ１内に第２周期ＣＴ２をＮ回（Ｎは２以上の整数）設定する。設定処理は、第２周期ＣＴ２ごとに、主データ以外の副データの通信を行うためのスロットＳ０を設定することを含む。つまり、第１周期ＣＴ１内において、Ｎ回の第２周期ＣＴ２の各々は、主データ以外の副データの通信を行うためのスロットＳ０を含んでいる。
【0018】
本実施形態では、設定処理において、処理部１１は、第２周期ＣＴ２ごとに、１以上のスレーブ２のうちの少なくとも１つのスレーブ２に上記のスロットＳ０を割り当てる。
【0019】
スレーブ２は、対応するスロットＳ０（割り当てられたスロットＳ０）に含まれるデータを取得したり、対応するスロットＳ０を用いて他の機器（通信装置１又は他のスレーブ２）に対してデータを送信したりすることが可能である。すなわち、スロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、第１周期ＣＴ１で送信される主データとは別に、第２周期ＣＴ２ごとにスロットＳ０を用いて、副データを周期的に受信することが可能である。スロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、第２周期ＣＴ２ごとにスロットＳ０を用いて、主データとは別に副データを周期的に送信することが可能である。つまり、本実施形態では、例えば通信装置１に接続されたスレーブ２において、副データを周期的に（第２周期ＣＴ２で）送信、又は受信させやすい、という利点がある。
【0020】
さらに、処理部１１は、通信処理において、主データの送信期間の途中にスロットＳ０が少なくとも１つ含まれるように、フレームＦ１を送信させる。言い換えれば、フレームＦ１の途中に、第２周期ＣＴ２のスロットＳ０が少なくとも１つ差し込まれることになる。そのため、本実施形態では、例えばスロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、主データの送信時間（主データの送信に要する時間）よりも短い周期（第２周期ＣＴ２）で、副データを周期的に送信、受信、又は送受信することが可能となる。つまり、本実施形態では、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期（第２周期ＣＴ２）で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。
【0021】
（２）詳細
以下、本実施形態の通信装置１を備えた通信システム１００について図１を用いて詳細に説明する。本実施形態では、通信装置１には、複数（ここでは、ｎ台（ｎは１以上の整数））のスレーブ２が接続されている。複数のスレーブ２（言い換えれば、１以上のスレーブ２）は、通信装置１に対してデイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）接続されている。具体的には、通信装置１には、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎが順にリング状に接続されている。このため、本実施形態では、通信装置１から送信されるフレームＦ１は、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎ、通信装置１の順に伝送されることになる。
以下、本実施形態の通信装置１を備えた通信システム１００について図１を用いて詳細に説明する。本実施形態では、通信装置１には、複数（ここでは、ｎ台（ｎは１以上の整数））のスレーブ２が接続されている。複数のスレーブ２（言い換えれば、１以上のスレーブ２）は、通信装置１に対してデイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）接続されている。具体的には、通信装置１には、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎが順にリング状に接続されている。このため、本実施形態では、通信装置１から送信されるフレームＦ１は、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎ、通信装置１の順に伝送されることになる。
【0022】
また、本実施形態の通信システム１００においては、複数のスレーブ２のうちの１台のスレーブ２はセンサであり、残りのスレーブ２はサーボアンプである。言い換えれば、本実施形態では、１以上のスレーブ２のうちの少なくとも１つのスレーブ２は、モータを駆動させるモータ駆動装置である。また、通信システム１００においては、通信装置１は、複数のスレーブ２（つまり、複数のサーボアンプ及びセンサ）を個別に又は全体的に制御するコントローラである。
【0023】
通信装置１は、処理部１１と、通信部１２と、を備えている。本実施形態では、通信装置１は、処理部１１が有するメモリにデータを記憶しているが、処理部１１とは別に記憶部を有していてもよい。記憶部は、一例として、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の電気的に書換え可能な不揮発性メモリ、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリ等である。
【0024】
処理部１１は、例えば、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、処理部１１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【0025】
通信部１２は、複数のスレーブ２との通信を行うための通信インタフェースであって、例えば産業用のイーサネット（登録商標）プロトコルに準拠した有線通信モジュールを有している。通信部１２は、通信装置１に直接接続された最前段にあるスレーブ２（図１では、第１スレーブ２１）の通信部２０２（後述する）に対してフレームＦ１を送信する。また、通信部１２は、通信装置１に直接接続された最後段にあるスレーブ２（図１では、第ｎスレーブ２ｎ）の通信部２０２から送信されるフレームＦ１を受信する。
【0026】
処理部１１は、通信処理と、設定処理と、分割処理と、を実行する機能を有している。設定処理及び分割処理は、いずれも通信装置１を含めた通信システム１００を稼働させる前に実行される処理である。通信処理は、通信装置１を含めた通信システム１００の稼働中に実行される処理である。
【0027】
分割処理は、主データを複数の主データ片に分割する処理である。本実施形態では、主データは、通信装置１から各スレーブ２に対して送信されるスレーブ２ごとの制御データを含み得る。分割後の各主データ片は、少なくとも１つのスレーブ２に対して送信される制御データの、一部又は全部を含み得る。分割処理において、処理部１１は、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖ（後述する）に基づいて、主データを複数の主データ片に分割する。分割処理の詳細については、「（３）設定処理」にて後述する。
【0028】
通信処理は、複数のスレーブ２に対してフレームＦ１を通信部１２から第１周期ＣＴ１で送信させる処理である。第１周期ＣＴ１は、通信装置１にあらかじめ設定されている。本実施形態では、通信装置１が第１スレーブ２１に対してフレームＦ１を送信することにより、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎの順にフレームＦ１が伝送される（図１を参照）。
【0029】
図２に示すように、フレームＦ１は、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２β（βは２以上の整数）から構成される。つまり、通信処理において処理部１１は、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βから構成されるフレームＦ１を、第１周期ＣＴ１で（繰り返し）送信する。以下では、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βを区別しない場合、「分割フレームＦ２」と表記する。
【0030】
ここで、「β」は分割数である。分割数βは、フレームＦ１を構成する分割フレームＦ２の数であって、後述するように、設定処理において算出される。分割数βは、第１周期ＣＴ１に含まれる第２周期ＣＴ２の回数Ｎと等しい。
【0031】
より詳細には、通信処理では、１つの第１周期ＣＴ１内において、複数のスレーブ２に対して、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βが通信部１２から第２周期ＣＴ２で送信される（図２を参照）。言い換えれば、通信処理において処理部１１は、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βを、第２周期ＣＴ２で送信する。第２周期ＣＴ２は、後述するように、設定処理において設定される。
【0032】
図２に示すように、各分割フレームＦ２は、ヘッダＤ１００と、副データ領域Ｄ２と、フッタＤ１０１と、を少なくとも含んでいる。また、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βのうちの少なくとも１つの分割フレームＦ２（図２の例では、分割フレームＦ２１，Ｆ２２，Ｆ２３）は、主データ領域Ｄ１を更に含んでいる。
【0033】
主データ領域Ｄ１は、主データ（主データ片）の伝送に用いられる領域（スロット）である。すなわち、主データは、主データ領域Ｄ１にて伝送される。主データ領域Ｄ１を含む少なくとも１つの分割フレームＦ２（分割フレームＦ２１，Ｆ２２，Ｆ２３）の各々において、主データ領域Ｄ１は、複数（ここでは、スレーブ２の数であるｎ個）のスロットＤ１１，Ｄ１２，…，Ｄ１ｎのうちの少なくとも１つのスロットの少なくとも一部を含んでいる。複数のスロットＤ１１，Ｄ１２，…，Ｄ１ｎは、それぞれ複数のスレーブ２１，２２，…，２ｎに割り当てられる。フレームＦ１の主データ領域Ｄ１に、ｎ個のスレーブ２に対応するｎ個のスロットＤ１１，Ｄ１２，…，Ｄ１ｎの全てが含まれていることが好ましい。
【0034】
図２の例では、分割フレームＦ２１の主データ領域Ｄ１は、スロットＤ１１，Ｄ１２を含んでいる。分割フレームＦ２２の主データ領域Ｄ１は、スロットＤ１３，Ｄ１４を含んでいる。分割フレームＦ２３の主データ領域Ｄ１は、スロットＤ１５，Ｄ１６を含んでいる。すなわち、主データ領域Ｄ１を含む分割フレームＦ２１，Ｆ２１，Ｆ２３の各々において、主データ領域Ｄ１は、２つのスロットの各々の全体を含んでいる。ただし、この例に限らず、１つのスロット（例えば、第１スレーブ２１に割り当てられるスロットＤ１１）が、複数の分割フレームＦ２の主データ領域Ｄ１に分割して含まれていてもよい。例えば、分割フレームＦ２１の主データ領域Ｄ１が、スロットＤ１１の一部を含み、分割フレームＦ２２の主データ領域Ｄ１が、スロットＤ１１の残りの部分を含んでいてもよい。
【0035】
このように、本実施形態では、処理部１１は、通信処理において、複数の主データ片をＮ回の第２周期ＣＴ２で分割して送信する。
【0036】
フレームＦ１を受信したスレーブ２は、主データ領域Ｄ１のうちの割り当てられたスロット（例えば、第１スレーブ２１であればスロットＤ１１）を用いて、通信装置１からの主データを取得することが可能である。具体的には、各スレーブ２は、自身に割り当てられているスロットを含む分割フレームＦ２から、自身に対する主データ（自身の制御データ）を取得する。図２の例では、第１スレーブ２１は、分割フレームＦ２１のスロットＤ１１を用いて、通信装置１からの主データ（第１スレーブ２１の制御データ）を取得することが可能である。また、第３スレーブ２３は、分割フレームＦ２２のスロットＤ１３を用いて、通信装置１からの主データ（第３スレーブ２３の制御データ）を取得することが可能である。
【0037】
本実施形態では、上述のように、主データは、通信装置１から各スレーブ２に対して送信されるスレーブ２ごとの制御データを含み得る。主データは、スレーブ２ごとの制御データに対する応答データを含み得る。
【0038】
本実施形態では、処理部１１は、主データの伝送の終了タイミングを示すデータ（以下、「同期データ」ともいう）をフレームＦ１に含めて、フレームＦ１を送信する。すなわち、フレームＦ１は、主データの伝送の終了タイミングを示す同期データを含み得る。同期データは、例えば、複数の分割フレームＦ２のうちで主データ領域Ｄ１を含む最後の分割フレームＦ２（図２の例では、分割フレームＦ２３）のヘッダＤ１００に、含まれる。
【0039】
各分割フレームＦ２において、副データ領域Ｄ２は、複数（ここでは、ｎ個）のスロットＤ２１，Ｄ２２，…，Ｄ２ｎに分割されている。複数のスロットＤ２１，Ｄ２２，…，Ｄ２ｎは、いずれも設定処理により設定されたスロットＳ０に相当し、それぞれ複数のスレーブ２１，２２，…，２ｎに割り当てられている。つまり、本実施形態では、フレームＦ１は、スロットＳ０を含んでいる。各分割フレームＦ２は、スロットＳ０を含んでいる。スロットＳ０は、設定処理により設定される。
【0040】
分割フレームＦ２を受信したスレーブ２は、副データ領域Ｄ２のうちの割り当てられたスロットＳ０（例えば、第１スレーブ２１であればスロットＤ２１）に含まれる副データを取得したり、スロットＳ０を用いて他の機器（通信装置１又は他のスレーブ２）に対して副データを送信したりすることが可能である。本実施形態では、副データは、スレーブ２から他のスレーブ２に対して送信される種々のデータを含み得る。つまり、スロットＳ０は、主データ以外の副データの通信を行うために用いられる。特に、スロットＳ０は、１以上のスレーブ２の間での通信に用いられ得る。
【0041】
本実施形態では、処理部１１は、第１周期ＣＴ１ごとに主データを更新する。具体的には、処理部１１は、フレームＦ１の送信を開始してから次のフレームＦ１の送信を開始するまでの間に、次のフレームＦ１に含める主データを生成する。主データを生成する際には、処理部１１は、一例として、通信装置１の上位システムからの指令情報、及び各スレーブ２から受信した応答情報等を参照する。例えば、処理部１１は、センサ（スレーブ２）から受信した検知情報を参照することにより、各サーボアンプ（各スレーブ２）を制御するための制御データ（主データ）を生成する。したがって、第１周期ＣＴ１は、主データを生成する処理を実行できる程度に設定される必要があり、処理部１１の処理性能に依存する。
【0042】
設定処理は、通信処理で用いられる第２周期ＣＴ２と、スロットＳ０と、を設定する処理である。すなわち、通信処理は、設定処理で設定されたパラメータに基づいて実行される。
【0043】
設定処理において、処理部１１は、第１周期ＣＴ１内に、第２周期ＣＴ２をＮ回（Ｎは２以上の整数）設定する。第２周期ＣＴ２は、第１周期ＣＴ１よりも短い。本実施形態では、処理部１１は、後述するように、少なくとも第１周期ＣＴ１、主データのデータサイズ、及び副データのデータサイズに基づいて、第２周期ＣＴ２を設定する。スロットＳ０は、第２周期ＣＴ２ごとにスレーブ２に割り当てられる。本実施形態では、処理部１１は、各第２周期ＣＴ２（各分割フレームＦ２）において、全てのスレーブ２に対してスロットＳ０を割り当てる。設定処理にて各スレーブ２に割り当てられたスロットＳ０は、上述の副データ領域Ｄ２を構成する。設定処理の詳細については、「（３）設定処理」にて後述する。なお、各スレーブ２に割り当てられるスロットＳ０のスロット長は、データサイズに応じて異なっていてもよい。
【0044】
スレーブ２は、処理部２０１と、通信部２０２と、を備えている。スレーブ２は、処理部２０１が有するメモリにデータを記憶しているが、処理部２０１とは別に記憶部を有していてもよい。記憶部は、一例として、ＥＥＰＲＯＭ等の電気的に書換え可能な不揮発性メモリ、及びＲＡＭ等の揮発性メモリ等である。
【0045】
処理部２０１は、例えば、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、処理部２０１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【0046】
処理部２０１は、通信部２０２にて受信した主データのうち対応したデータ（ここでは、制御データ）に基づく処理を実行する機能を有する。図３は、本開示の実施形態に係る通信システム１００に含まれるスレーブの動作タイミングの説明図である。図３に示すように、処理部２０１は、同期データを含む分割フレームＦ２（図２の例では分割フレームＦ２３）を受信すると、この分割フレームＦ２の受信の終了後に、主データ（制御データ）に応じた処理を実行する。同期データを含む分割フレームＦ２（分割フレームＦ２３）は第１周期ＣＴ１で送信されるため、各スレーブ２の処理部２０１は、第１周期ＣＴ１で、主データに応じた処理を実行する。言い換えれば、フレームＦ１は、第１周期ＣＴ１でスレーブ２を制御するためのデータ（同期データ）を含んでいる。また、１以上（複数）のスレーブ２は、同期データに基づいて、互いに同期して主データに応じた処理を実行する。言い換えれば、フレームＦ１は、１以上のスレーブ２の動作を同期させるためのデータ（同期データ）を含んでいる。
【0047】
処理部２０１は、通信部２０２にて受信した副データのうち対応したデータに応じた処理を実行する機能を有する。例えば、処理部２０１は、各分割フレームＦ２のヘッダＤ１００の受信時点を基準として、この受信時点から所定の遅延時間が経過すると、この分割フレームＦ２で受信した副データに応じた処理を実行する（図３を参照）。遅延時間は、例えば、第２周期ＣＴ２よりも、副データに応じた処理に要する時間だけ短い時間に設定されるが、これに限定されない。分割フレームＦ２は上述のように第２周期ＣＴ２で送信されるため、処理部２０１は、第２周期ＣＴ２で、副データに応じた処理を実行することになる。
【0048】
さらに、処理部２０１は、受信した分割フレームＦ２の副データ領域Ｄ２のうち割り当てられたスロットＳ０を用いて、副データを他の機器に対して送信する処理を実行する機能を有する。
【0049】
通信部２０２は、通信装置１又は他のスレーブ２との通信を行うための通信インタフェースであって、例えば産業用のイーサネット（登録商標）プロトコルに準拠した有線通信モジュールを有している。通信部２０２は、スレーブ２に直接接続された前段にある通信装置１の通信部１２又はスレーブ２の通信部２０２から送信されるフレームＦ１（分割フレームＦ２）を受信する。通信部２０２は、スレーブ２に直接接続された後段にある通信装置１の通信部１２又はスレーブ２の通信部２０２に対して、受信したフレームＦ１（分割フレームＦ２）を送信する。一例として、第１スレーブ２１の通信部２０２は、通信装置１の通信部１２から送信されるフレームＦ１を受信し、受信したフレームＦ１を第２スレーブ２２の通信部２０２に対して送信する。この際に、第１スレーブ２１の通信部２０２は、受信したフレームＦ１を適宜更新してから送信してもよい。
【0050】
【0051】
上述のように、設定処理は、第２周期ＣＴ２及びスロットＳ０を設定する処理である。設定処理は、例えば通信システム１００を稼働する前に、通信装置１が備えるユーザインタフェースを用いてユーザが所定の操作を行うことにより、処理部１１にて実行される。設定処理を実行する前段階においては、ユーザは、設定処理を実行する際に必要な設定用データを、ユーザインタフェースを用いて通信装置１に入力する。
【0052】
本実施形態では、設定用データは、主データの総データサイズと、副データの総データサイズと、最小の通信周期ＣＴｍｉｎと、を含む。主データの総データサイズは、各スレーブ２にて受信可能な主データのデータサイズの全フレームについての総和である。副データの総データサイズは、各スレーブ２にて送信、受信、又は送受信可能な副データのデータサイズの全フレームについての総和である。最小の通信周期ＣＴｍｉｎは、通信装置１が１以上のスレーブ２との通信で許容される最小の通信周期である。本実施形態では、最小の通信周期ＣＴｍｉｎは、複数のスレーブ２１，２２，…，２ｎがそれぞれ対応可能な通信周期のうち、最長の通信周期である。
【0053】
なお、設定用データは、通信装置１と各スレーブ２との通信を確立して初期化フレームを通信装置１から各スレーブ２に対して送信する際に、通信装置１が各スレーブ２から取得してもよい。つまり、通信装置１は、初期化フレームの応答として、各スレーブ２から設定用データを取得することになる。この場合、設定用データは、例えばユーザが設定用データを入力する等して、あらかじめ各スレーブ２に設定されている、と仮定する。
【0054】
設定処理において、処理部１１は、設定用データが入力されると（ＳＴ１）、まず、第２周期候補ＣＣＴ２として、最小の通信周期ＣＴｍｉｎを設定する（ＳＴ２）。また、処理部１１は、分割フレームＦ２の最小伝送時間ＴＴｓｆを算出する（ＳＴ３）。最小伝送時間ＴＴｓｆは、ヘッダＤ１００と、副データ領域Ｄ２と、フッタＤ１０１と、のみを含む分割フレームＦ２の伝送時間（送出に要する時間）である。具体的には、処理部１１は、下記の式（１）に基づいて演算することにより、最小伝送時間ＴＴｓｆを算出する。
【0055】
【数1】
【0056】
上記の式（１）において、「Ｄｈ」は分割フレームＦ２のヘッダＤ１００のデータサイズ、「Ｄｓ」は副データの総データサイズ、「Ｄｆ」は分割フレームＦ２のフッタＤ１０１のデータサイズを表している。「Ｔｒ」は転送レート、「ｘ」は通信システム１００に属する機器（通信装置１及びスレーブ２）の台数（＝ｎ＋１）、「Ｔｄ１」は機器１台あたりの遅延時間、「Ｔｄ２」は通信システム１００全体での遅延時間を表している。
【0057】
処理部１１は、最小伝送時間ＴＴｓｆと、第２周期候補ＣＣＴ２（最小の通信周期ＣＴｍｉｎ）と、を比較する（ステップＳＴ４）。最小伝送時間ＴＴｓｆが第２周期候補ＣＣＴ２よりも小さい場合（ステップＳＴ４でＹｅｓ）、処理部１１は、分割数βを算出する（ステップＳＴ５）。具体的には、処理部１１は、下記の式（２）に基づいて演算することにより、分割数βを算出する。
【0058】
【数2】
【0059】
つまり、分割数βは、第１周期ＣＴ１を第２周期候補ＣＣＴ２で除算することで算出される商である。
【0060】
処理部１１は、次に、下記の式（３）に基づいて演算することにより、主データを分割した分割データのデータサイズＤｍｄｉｖを算出する（ステップＳＴ６）。
【0061】
【数3】
【0062】
上記の式（３）において、「Ｄｍ」は主データの総データサイズを表している。
【0063】
次に、処理部１１は、分割フレームＦ２の必要伝送時間ＴＴｆを算出する（ステップＳＴ７）。必要伝送時間ＴＴｆは、ヘッダＤ１００と、ステップＳＴ６で算出した分割データの伝送領域と、副データ領域Ｄ２と、フッタＤ１０１と、を含む分割フレームＦ２の伝送時間（送出に要する時間）である。具体的には、処理部１１は、下記の式（４）に基づいて演算することにより、必要伝送時間ＴＴｆを算出する。
【0064】
【数4】
【0065】
次に、処理部１１は、必要伝送時間ＴＴｆと、第２周期候補ＣＣＴ２（最小の通信周期ＣＴｍｉｎ）と、を比較する（ステップＳＴ８）。必要伝送時間ＴＴｆが第２周期候補ＣＣＴ２よりも小さい場合（ステップＳＴ８でＹｅｓ）、処理部１１は、第２周期候補ＣＣＴ２（最小の通信周期ＣＴｍｉｎ）を第２周期ＣＴ２に設定する（ステップＳＴ９）。
【0066】
このように、本実施形態では、処理部１１は、設定処理において、少なくとも第１周期ＣＴ１、主データのデータサイズＤｍ、及び副データのデータサイズＤｓに基づいて、第２周期ＣＴ２を設定する。
【0067】
第２周期ＣＴ２が設定されると、処理部１１は、第２周期ＣＴ２及び必要伝送時間ＴＴｆに基づいて、分割データのデータサイズＤｍｄｉｖを調整する（ステップＳＴ１０）。ここでは、処理部１１は、分割データの許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖを算出する。許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖは、１つの分割フレームＦ２の主データ領域Ｄ１に割り当て可能な分割データの最大データサイズである。具体的には、処理部１１は、下記の式（５）に基づいて演算することにより、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖを算出する。
【0068】
【数5】
【0069】
上記の式（５）において、「α」は、ジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）を考慮した余裕時間を表している。
【0070】
許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖの算出後、処理部１１は、各分割フレームＦ２の主データ領域Ｄ１及び副データ領域Ｄ２を設定する。
【0071】
具体的には、処理部１１は、主データの全体が、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βのうちのいずれかの分割フレームＦ２で送信されるように、少なくとも１つの分割フレームＦ２の主データ領域Ｄ１に、スロットＤ１１，Ｄ１２，…，Ｄ１ｎを設定する。
【0072】
処理部１１は、例えば、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖに基づいて、主データを複数の分割データに分割し、これにより複数の主データ片を生成する。図５は、本開示の実施形態に係る通信装置による分割処理の説明図である。例えば、処理部１１は、図５に示すように、複数の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２βのうちの最初の分割フレームＦ２１から順に、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖの分割データ（主データ片）を割り当てる。すなわち、本実施形態では、いわゆる「前詰め」で、複数の分割フレームＦ２に分割データ（主データ片）を割り当てる。これにより、複数の分割フレームＦ２のうちの少なくとも１つの分割フレームＦ２に、主データ領域Ｄ１が設定される。
【0073】
図５に示す例では、主データの総データサイズＤｍは、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖの２倍よりも大きく、３倍よりも小さい。そのため、１つ目の分割フレームＦ２１及び２つ目の分割フレームＦ２２には、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖの分割データ（主データ片）が割り当てられる。また、３つ目の分割フレームＦ２３には、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖよりも小さなデータサイズの分割データ（主データ片）が割り当てられる。また、３つ目の分割フレームＦ２３までで全ての分割データの割り当てが完了しているため、４つ目以降の分割フレームＦ２４，…Ｆ２βには、主データ領域Ｄ１が含まれていない。
【0074】
このように、本実施形態では、ステップＳＴ１０は、主データを複数の主データ片に分割する分割処理を含んでいる、と言える。
【0075】
また、処理部１１は、設定された第２周期ＣＴ２ごとに（すなわち、各分割フレームＦ２に対して）、副データ領域Ｄ２を設定する。ここでは、処理部１１は、第２周期ＣＴ２ごとに（各分割フレームＦ２に対して）、各スレーブ２に対してスロットＳ０を割り当てる。すなわち、処理部１１は、スロットＳ０として、スレーブ２１，２２，…，２ｎにそれぞれスロットＤ２１，Ｄ２２，…，Ｄ２ｎを割り当てる。要するに、設定処理において、処理部１１は、第２周期ＣＴ２ごとにスロットＳ０を設定する。
【0076】
一方、図４に戻り、最小伝送時間ＴＴｓｆが第２周期候補ＣＣＴ２以上の場合（ステップＳＴ４でＮｏ）、或いは必要伝送時間ＴＴｆが第２周期候補ＣＣＴ２以上の場合（ステップＳＴ８でＮｏ）、処理部１１は、第２周期候補ＣＣＴ２を、現在の値よりも大きな値に変更する。ここでは、処理部１１は、初期値が「１」に設定されている繰り返し回数「ｍ」に「１」を加算（インクリメント）し（ステップＳＴ１１）、第２周期候補ＣＣＴ２を、最小の通信周期ＣＴｍｉｎと現在の繰り返し回数ｍとの積で得られる値へと変更（更新）する（ステップＳＴ１２）。したがって、本実施形態では、処理部１１は、設定処理において、１以上のスレーブ２の対応可能な通信周期（最小の通信周期ＣＴｍｉｎ）の整数倍の周期を第２周期ＣＴ２として設定していると言える。そして、処理部１１は、ステップＳＴ４へと戻り、必要伝送時間ＴＴｆが第２周期候補ＣＣＴ２より小さくなる（ステップＳＴ８でＹｅｓ）まで、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２，ＳＴ４～ＳＴ８を繰り返し行う。
【0077】
（４）具体例
以下、設定処理の具体例について説明する。以下の説明では、第１周期ＣＴ１は５００μｓである、と仮定する。また、以下の説明では、通信システム１００が３台のスレーブ２（第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、及び第３スレーブ２３）を備えている、と仮定する。つまり、以下の説明では、通信システム１００に属する機器（通信装置１及びスレーブ２）の台数ｘは４台である。以下の説明では、ヘッダＤ１００のデータサイズが１２バイト（Ｂｙｔｅｓ）、フッタＤ１０１のデータサイズが１２バイト（Ｂｙｔｅｓ）である、と仮定する。以下の説明では、転送レートＴｒが１００Ｍｂｐｓ、スレーブ２の１台あたりの遅延時間Ｔｄ１が３μｓ、通信システム１００全体での遅延時間Ｔｄ２が１．５μｓ、余裕時間αが３μｓである、と仮定する。
以下、設定処理の具体例について説明する。以下の説明では、第１周期ＣＴ１は５００μｓである、と仮定する。また、以下の説明では、通信システム１００が３台のスレーブ２（第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、及び第３スレーブ２３）を備えている、と仮定する。つまり、以下の説明では、通信システム１００に属する機器（通信装置１及びスレーブ２）の台数ｘは４台である。以下の説明では、ヘッダＤ１００のデータサイズが１２バイト（Ｂｙｔｅｓ）、フッタＤ１０１のデータサイズが１２バイト（Ｂｙｔｅｓ）である、と仮定する。以下の説明では、転送レートＴｒが１００Ｍｂｐｓ、スレーブ２の１台あたりの遅延時間Ｔｄ１が３μｓ、通信システム１００全体での遅延時間Ｔｄ２が１．５μｓ、余裕時間αが３μｓである、と仮定する。
【0078】
まず、各スレーブ２の設定用データが以下の表１に示すデータである場合について説明する。
【0079】
【表1】
【0080】
この場合、副データの総データサイズＤｓが１６（＝４＋４＋８）バイトであって、ヘッダＤ１００と副データ領域Ｄ２とフッタＤ１０１とを含めた分割フレームＦ２のフレームサイズが３２０（＝（１２＋１６＋１２）×８）ビット（ｂｉｔｓ）であるので、最小伝送時間ＴＴｓｆは、式（１）により、１６．７（＝３２０／１００＋３×４＋１．５）μｓと算出される。この場合、全てのスレーブ２１，２２，２３の対応可能な通信周期のうち、第１スレーブ２１及び第３スレーブ２３の対応可能な通信周期が最長であるため、最小の通信周期ＣＴｍｉｎは３１．２５μｓとなる。最小伝送時間ＴＴｓｆが最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ）よりも小さいので、処理部１１は、まず、最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ）を第２周期候補ＣＣＴ２に設定する。この場合、分割数βは、式（２）より、１６（＝５００／３１．２５）となる。
【0081】
また、主データの総データサイズＤｍが８０（＝３２＋１６＋３２）バイトであるので、分割データのデータサイズＤｍｄｉｖは、式（３）により５（＝８０／１６）バイトであり、ヘッダＤ１００と分割データの伝送領域と副データ領域Ｄ２とフッタＤ１０１とを含めた分割フレームＦ２のフレームサイズが３６０（＝（１２＋５＋１６＋１２）×８）ビットである。そのため、必要伝送時間ＴＴｆは、式（４）により、１７．１（＝３６０／１００＋３×４＋１．５）μｓと算出される。必要伝送時間ＴＴｆが第２周期候補ＣＣＴ２（最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ））よりも小さいので、処理部１１は、最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ）を第２周期ＣＴ２に設定する。
【0082】
処理部１１は、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖに基づいて、主データを分割データに分割する。この場合、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖは、式（５）により、１４４．３７５（＝５＋（３１．２５－１７．１－３）×１００／８）バイトとなり、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖが、主データのデータサイズＤｍ（８０バイト）よりも大きい。そのため、処理部１１は、例えば、主データを分割することなく、全ての主データが分割フレームＦ２１で伝送されるように（すなわち、分割フレームＦ２１のみが主データ領域Ｄ１を含み、残りの分割フレームＦ２２，…Ｆ２１６は主データ領域Ｄ１を含まないように）、分割フレームＦ２を生成する。
【0083】
次に、各スレーブ２の設定用データが以下の表２に示すデータである場合について説明する。
【0084】
【表2】
【0085】
この場合、副データの総データサイズＤｓが２２０（＝４０＋２０＋１６０）バイトであって、ヘッダＤ１００と副データ領域Ｄ２とフッタＤ１０１とを含めた分割フレームＦ２のフレームサイズが１９５２（＝（１２＋２２０＋１２）×８）ビットであるので、最小伝送時間ＴＴｓｆは、式（１）により、３３．０２（＝１９５２／１００＋３×４＋１．５）μｓと算出される。この場合、全てのスレーブ２１，２２，２３の対応可能な通信周期のうち、第１スレーブ２１及び第３スレーブ２３の対応可能な通信周期が最長であるため、最小の通信周期ＣＴｍｉｎは３１．２５μｓとなる。最小伝送時間ＴＴｓｆが最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ）以上であるので、処理部１１は、初期値が「１」である繰り返し回数「ｍ」に「１」を加算し、最小の通信周期ＣＴｍｉｎ（３１．２５μｓ）を繰り返し回数ｍ倍（ここでは２倍）した値（６２．５μｓ）を、第２周期候補ＣＣＴ２に設定する。この場合、分割数βは、式（２）により、８（＝５００／６２．５）となる。
【0086】
また、主データの総データサイズＤｍが８００（＝３２０＋３２０＋１６０）バイトであるので、分割データのデータサイズＤｍｄｉｖは、式（３）により１００（＝８００／８）バイトであり、ヘッダＤ１００と分割データの伝送領域と副データ領域Ｄ２とフッタＤ１０１とを含めた分割フレームＦ２のフレームサイズが２７５２（＝（１２＋１００＋２２０＋１２）×８）ビットである。そのため、必要伝送時間ＴＴｆは、式（４）により、４１．０２（＝２７５２／１００＋３×４＋１．５）μｓと算出される。必要伝送時間ＴＴｆが、第２周期候補ＣＣＴ２（６２．５μｓ）よりも小さいので、処理部１１は、第２周期候補ＣＣＴ２（６２．５μｓ）を第２周期ＣＴ２に設定する。
【0087】
処理部１１は、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖに基づいて、主データを分割データに分割する。この場合、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖは、式（５）により、３３１（＝１００＋（６２．５－４１．０２－３）×１００／８）バイトとなる。処理部１１は、例えば、複数（ここでは、分割数β＝８であるため、８つ）の分割フレームＦ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２８のうち、分割フレームＦ２１，Ｆ２２に、総データサイズが８００バイトの主データのうち、３３１バイト分の分割データをそれぞれ割り当て、分割フレームＦ２３に、残りの１３８（＝８００－３３１×２）バイト分の分割データを割り当てることで、主データを主データ片（分割データ）に分割する。
【0088】
以下、本実施形態の通信装置１の利点について、比較例の通信装置との比較を交えて説明する。比較例の通信装置は、分割処理及び設定処理を実行する機能を有していない点で、本実施形態の通信装置１と相違する。図６は、比較例の通信装置による通信処理の説明図である。比較例の通信装置は、図６に示すように、主データのデータサイズＤｍにかかわらず、１つのフレーム（主フレーム）Ｆ１００にて、すべての主データを通信装置１又はスレーブ２から送信させる。そして、主データと異なる副データを通信装置１又はスレーブ２から送信させる場合、第１周期ＣＴ１における主フレームＦ１００を除いた空き領域ＣＴ１０にて、副データ領域Ｄ２を含む別のフレーム（副フレーム）Ｆ２００を送信する。しかしながら、比較例の通信装置では、第２周期ＣＴ２が設定されていないため、副フレームＦ２００が送信されるタイミングも規定されていないことから、副データを周期的に送信することができない。このため、比較例の通信装置では、主データとは異なる副データについて、産業用ネットワークでの使用に耐え得る周期的な通信を行うことが難しい。
【0089】
一方、本実施形態の通信装置１では、例えば設定処理によりスロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、第１周期ＣＴ１で送信される主データとは別に、第２周期ＣＴ２ごとにスロットＳ０を用いて、副データを周期的に受信することが可能である。例えば設定処理によりスロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、第２周期ＣＴ２ごとにスロットＳ０を用いて、主データとは別に副データを周期的に送信することが可能である。つまり、本実施形態では、通信装置１に接続されたスレーブ２において、副データを周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。そのため、本実施形態では、主データだけでなく副データについても、産業用ネットワークでの使用に耐え得る周期的な通信を行いやすい、という利点がある。
【0090】
比較例の通信装置において、主データのデータサイズが比較的大きい場合には、主データの送信のみで第１周期ＣＴ１の半分以上を占める（すなわち、主フレームＦ１００の送信のみで、第１周期ＣＴ１の半分以上の時間がかかる）可能性がある。その場合、第１周期ＣＴ１内に、第２周期ＣＴ２を複数回設定することが難しい。これに対して、本実施形態では、フレームＦ１が、主データの送信期間の途中にスロットＳ０を少なくとも１つ含んでいる。そのため、本実施形態の通信装置１では、例えばスロットＳ０を割り当てられたスレーブ２は、主データの送信時間よりも短い周期（第２周期ＣＴ２）で、副データを周期的に送信、受信、又は送受信することが可能となる。そのため、本実施形態では、通信装置１に接続されたスレーブ２において、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。そのため、本実施形態では、主データだけでなく副データについても、産業用ネットワークでの使用に耐え得る周期的な通信をさらに行いやすい、という利点がある。
【0091】
（５）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つにすぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。通信装置１と同様の機能は、通信制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つにすぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。通信装置１と同様の機能は、通信制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
【0092】
一態様に係る通信制御方法は、通信ステップと、設定ステップと、を含む。通信ステップは、通信装置１に接続される１以上のスレーブ２に対して、主データを含むフレームＦ１を第１周期ＣＴ１で送信させるステップである。設定ステップは、第１周期ＣＴ１内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期ＣＴ２、及び第２周期ＣＴ２ごとに主データ以外の副データの通信を行うためのスロットＳ０、を設定するステップである。フレームＦ１は、主データの送信期間の途中にスロットＳ０を少なくとも１つ含む。また、一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、上記の通信制御方法を実行させる。
【0093】
以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【0094】
本開示における通信装置１は、例えば処理部１１にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における処理部１１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））又は大規模集積回路（ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ））を含む１又は複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又はＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１又は複数の電子回路で構成される。
【0095】
また、処理部１１における複数の機能が、１つの筐体に集約されていることは処理部１１に必須の構成ではない。処理部１１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、処理部１１の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置及びクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。反対に、上述の実施形態のように、処理部１１の全ての機能が、１つの筐体に集約されていてもよい。
【0096】
一変形例において、通信装置１の処理部１１は、設定処理にて対応可能な通信周期が比較的長いスレーブ２が通信システム１００に属している場合、このスレーブ２の対応可能な通信周期を他のスレーブ２の対応可能な通信周期に揃えてもよい。すなわち、スレーブ２の対応可能な通信周期は、例えばデータを生成して送信する処理等、処理負荷の比較的大きい処理を実行する場合に必要な周期である。そのため、単にデータを取得する処理等の処理負荷の比較的小さい処理を実行する場合には、スレーブ２の対応可能な通信周期を短く設定することも可能である。このように、スレーブ２の対応可能な通信周期を他の対応可能な通信周期に揃えることで、結果として最小の通信周期ＣＴｍｉｎを調整することが可能である。言い換えれば、最小の通信周期ＣＴｍｉｎは、任意に設定可能であってもよい。
【0097】
一変形例において、スロットＳ０は、所定時間を基準としてある程度のばらつきがあってもよい。つまり、スロットＳ０のずれは、少なくとも第２周期ＣＴ２よりも短い許容時間内に収まっているのが好ましい。具体的には、主データ領域Ｄ１を含む分割フレームＦ２を送信する第２周期ＣＴ２においては、この第２周期ＣＴ２が終了するまでにスレーブ２にてスロットＳ０の受信が完了できれば、スロットＳ０の送信を開始するタイミングはどのタイミングであってもよい。例えば、主データ領域Ｄ１の終了タイミングが図２に示す例よりも遅くなった場合であっても、各スレーブ２でのスロットＳ０の受信がこの第２周期ＣＴ２が終了するまでに完了するのであれば、スロットＳ０の送信を開始するタイミングのずれが許容される。
【0098】
一変形例において、分割フレームＦ２内での主データ領域Ｄ１と副データ領域Ｄ２との順番は、主データ領域Ｄ１が先の場合に限られず、副データ領域Ｄ２が先であってもよい。
【0099】
上述の実施形態の設定処理では、対応可能な通信周期が互いに異なる複数種類のスレーブ２が存在する場合、対応可能な通信周期の最小公倍数の整数倍（繰り返し回数ｍ倍）を第２周期ＣＴ２に設定しているが、これに限らない。一変形例において、複数種類のスレーブ２を全てスロットＳ０の割り当て対象とするのではなく、一部のスレーブ２をスロットＳ０の割り当て対象外としてもよい。例えば、複数種類のスレーブ２のうち１種類のスレーブ２のみをスロットＳ０の割り当て対象とするならば、第２周期ＣＴ２は、この種類のスレーブ２の対応可能な通信周期に設定されることになる。
【0100】
一変形例において、算出された第２周期ＣＴ２が各スレーブ２の対応可能な通信周期の整数倍に一致しない場合であっても、算出された第２周期ＣＴ２をそのまま第２周期ＣＴ２として設定してもよい。この場合、第１周期ＣＴ１内には、Ｎ回の第２周期ＣＴ２以外に、余り分の期間が含まれ得る。
【0101】
一変形例において、スレーブ２は、モータ駆動装置に限らず、センサ等の他の機器であってもよい。一変形例において、複数のスレーブ２にモータ駆動装置が含まれていなくてもよい。例えば、全てのスレーブ２がセンサであってもよい。
【0102】
一変形例において、通信システム１００に属するスレーブ２は１台であってもよい。この態様では、通信装置１は、第１周期ＣＴ１ごとに、主データを生成しながら、スレーブ２から第２周期ＣＴ２で送信される副データを取得することが可能である。
【0103】
上述の実施形態では、通信装置１は、有線通信モジュールを用いて各スレーブ２と有線で通信しているが、これに限らない。一変形例において、通信装置１は、無線通信モジュールを用いて各スレーブ２と無線で通信してもよい。
【0104】
一変形例において、スレーブ２の処理部２０１は、例えば第２周期ＣＴ２における分割フレームＦ２を除いた空き領域を用いて、副データ以外の他データを通信部２０２から送信させてもよい。他データは、一例として、主データに含まれる制御データと比較してデータサイズが大きいデータであって、生産ライン又は工場での製造工程等を監視したり、管理したりするために用いられる画像等を含み得る。他データについては、主データ及び副データとは異なり、定時性及びリアルタイム性が要求されなくてよい。
【0105】
上述の実施形態では、通信装置１の処理部１１は、通信処理において副データを各スレーブ２に対して送信していないが、副データを各スレーブ２に対して送信してもよい。すなわち、処理部１１の処理性能に余裕があれば、処理部１１は、副データを生成する処理を、主データを生成する処理と並行して実行し、生成した副データを各スレーブ２に対して送信することが可能である。
【0106】
第２周期候補ＣＣＴ２の更新方法は、最小の通信周期ＣＴｍｉｎと繰り返し回数ｍとの積を用いる方法に限られない。一変形例において、ユーザから第２周期候補ＣＣＴ２の入力を受け付けてもよいし、現在の第２周期候補ＣＣＴ２の２倍の値を、更新後の第２周期候補ＣＣＴ２として用いてもよい。
【0107】
一変形例において、処理部１１は、分割処理において、スレーブ２を単位として、主データを複数の分割データ（主データ片）に分割してもよい。一例において、処理部１１は、主データを、第１スレーブ２１の制御データを含む分割データ、第２スレーブ２２の制御データを含む分割データ、…、第ｎスレーブ２の制御データを含む分割データの、ｎ個の分割データに分割する。別例において、処理部１１は、主データを、第１スレーブ２１の制御データ及び第２スレーブ２２の制御データを含む分割データ、第３スレーブ２３の制御データ及び第４スレーブ２４の制御データを含む分割データ、…、第ｎ－１スレーブ２ｎ－１の制御データ及び第ｎスレーブ２ｎの制御データを含む分割データの、ｎ／２個（ｎは偶数）の分割データに分割する。つまり、複数の分割データ（主データ片）の各々には、少なくとも１つのスレーブ２に対する制御データが含まれ得る。この場合、分割データのデータサイズの調整（すなわち分割処理）を行った（ステップＳＴ１０）後に、ヘッダＤ１００と分割データの伝送領域と副データ領域Ｄ２とフッタＤ１０１とを含む分割フレームＦ２の伝送時間が、ステップＳＴ９で設定された第２周期ＣＴ２を超えてしまう可能性がある。その場合、処理部１１は、ステップＳＴ１１へと戻り、第２周期ＣＴ２の設定（更新）を再度行ってもよい。もちろん、処理部１１は、上述の実施形態のように、分割処理において主データを複数の主データ片に分割する際にスレーブ２を単位としなくてもよい。
【0108】
一変形例において、主データが予め複数の主データ片に分割されている場合、処理部１１は、分割処理を行わなくてもよい。
【0109】
一変形例において、処理部１１は、分割データのデータサイズの再調整の処理（ステップＳＴ１０）を行わなくてもよい。例えば、処理部１１は、ステップＳＴ６で算出された分割データのデータサイズＤｍｄｉｖに基づいて、主データを分割データ（主データ片）に分割してもよい。
【0110】
一変形例において、複数の主データ片の各々のデータサイズは、第２周期ＣＴ２で送信可能な範囲で任意に設定されてもよい。例えば、分割処理において、処理部１１は、主データを、許容最大データサイズＡＤｍｄｉｖよりもデータサイズの小さな分割データに分割してもよい。
【0111】
一変形例において、複数のスレーブ２は、互いに同期して主データに応じた処理を実行しなくてもよい。例えば、図２の例では、第１スレーブ２１及び第２スレーブ２２は、分割フレームＦ２１の伝送が完了した時点で、分割フレームＦ２２の伝送を待つことなく主データに応じた処理を実行してもよい。
【0112】
一変形例において、互いに異なる第１周期ＣＴ１においては、第２周期ＣＴ２が互いに異なる値に設定されてもよい。つまり、第２周期ＣＴ２は、第１周期ＣＴ１ごとに可変であってもよい。ただし、互いに異なる第２周期ＣＴ２の各々は、通信システム１００を稼働させる前に求めておくことが好ましい。
【0113】
デイジーチェーン接続の一例において、通信装置１には、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎが順にライン状に接続されていてもよい。この場合、通信装置１から送信されるフレームＦ１は、第１スレーブ２１、第２スレーブ２２、第３スレーブ２３、…、第ｎスレーブ２ｎの順に伝送されることになる。
【0114】
（６）態様
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。
【0115】
第１の態様の通信装置（１）は、処理部（１１）と、通信部（１２）と、を備える。通信部（１２）は、１以上のスレーブ（２）と通信する。処理部（１１）は、通信処理と設定処理とを実行する機能を有する。通信処理は、１以上のスレーブ（２）に対して、主データを含むフレーム（Ｆ１）を通信部（１２）から第１周期（ＣＴ１）で送信させることを含む。設定処理は、第１周期（ＣＴ１）内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期（ＣＴ２）を設定することを含む。設定処理は、第２周期（ＣＴ２）ごとに主データ以外の副データの通信が行われるスロット（Ｓ０）を設定することを含む。フレーム（Ｆ１）は、主データの送信期間の途中にスロット（Ｓ０）を少なくとも１つ含む。
【0116】
この態様によれば、主データの送信時間よりも短い周期（第２周期（ＣＴ２））で、副データの周期的な送信及び受信の少なくとも一方が可能となる。そのため、この態様では、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信又は受信させやすい、という利点がある。
【0117】
第２の態様の通信装置（１）では、第１の態様において、設定処理は、第２周期（ＣＴ２）ごとに１以上のスレーブ（２）のうちの少なくとも１つのスレーブ（２）にスロット（Ｓ０）を割り当てることを含む。
【0118】
この態様によれば、スロット（Ｓ０）を割り当てられたスレーブ（２）は、スロット（Ｓ０）を用いて副データを周期的に送信、受信、又は送受信することが可能となる。
【0119】
第３の態様の通信装置（１）では、第１又は第２の態様において、フレーム（Ｆ１）は、第１周期（ＣＴ１）で１以上のスレーブ（２）を制御するためのデータを含む。
【0120】
この態様によれば、第１周期（ＣＴ１）ごとにスレーブ（２）を制御することが可能となる。
【0121】
第４の態様の通信装置（１）では、第１～第３のいずれか１つの態様において、フレーム（Ｆ１）は、１以上のスレーブ（２）の動作を同期させるためのデータを含む。
【0122】
この態様によれば、１以上のスレーブ（２）の動作を同期させることが可能となる。
【0123】
第５の態様の通信装置（１）では、第１～第４のいずれか１つの態様において、１以上のスレーブ（２）は、通信装置（１）に対してデイジーチェーン接続されている。
【0124】
この態様によれば、通信装置（１）が、１以上のスレーブ（２）のうち通信装置（１）に直接接続されているスレーブ（２）のみにフレーム（Ｆ１）を送信すればよいので、通信装置（１）の処理負荷を低減しやすい。
【0125】
第６の態様の通信装置（１）では、第１～第５のいずれか１つの態様において、主データは、複数の主データ片を含む。処理部（１１）は、通信処理において、複数の主データ片をＮ回の第２周期（ＣＴ２）で分割して送信する。
【0126】
この態様によれば、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすくなる。
【0127】
第７の態様の通信装置（１）では、第６の態様において、処理部（１１）は、主データを複数の主データ片に分割する分割処理を実行する機能を、更に有する。
【0128】
この態様によれば、主データを複数の主データ片に分割し、この複数の主データ片をＮ回の第２周期（ＣＴ２）で分割して送信することが可能となり、フレーム（Ｆ１）の送信期間の途中に第２周期（ＣＴ２）のスロット（Ｓ０）を差し込む処理が容易となる。
【0129】
第８の態様の通信装置（１）では、第７の態様において、複数の主データ片の各々のデータサイズは、第２周期（ＣＴ２）で送信可能な範囲で任意に設定される。
【0130】
この態様によれば、主データ片の分割の態様を任意に設定可能となる。
【0131】
第９の態様の通信装置（１）では、第６～第８のいずれか１つの態様において、処理部（１１）は、設定処理において、少なくとも第１周期（ＣＴ１）、主データのデータサイズ（Ｄｍ）、及び副データのデータサイズ（Ｄｓ）に基づいて、第２周期（ＣＴ２）を設定する。
【0132】
この態様によれば、第１周期（ＣＴ１）に含まれる第２周期（ＣＴ２）の回数を多く設定しやすく、結果として第１周期（ＣＴ１）において副データを送信、受信、又は送受信する回数を多くすることが可能となる。
【0133】
第１０の態様の通信装置（１）では、第１～第９のいずれか１つの態様において、処理部（１１）は、設定処理において、１以上のスレーブ（２）の対応可能な通信周期の整数倍の周期を第２周期（ＣＴ２）として設定する。
【0134】
この態様によれば、通信装置（１）と１以上のスレーブ（２）との間で同期をとりやすい。
【0135】
第１１の態様の通信装置（１）では、第１～第１０のいずれか１つの態様において、１以上のスレーブ（２）のうちの少なくとも１つのスレーブ（２）は、モータを駆動させるモータ駆動装置である。
【0136】
この態様によれば、主データのみならず、副データも用いてモータ駆動装置を周期的に制御しやすい。
【0137】
第１２の態様に係る通信システム（１００）は、第１～第１１のいずれか１つの態様の通信装置（１）と、１以上のスレーブ（２）と、を備える。１以上のスレーブ（２）は、通信装置（１）に接続されて通信装置（１）と通信する。
【0138】
この態様によれば、スロット（Ｓ０）を用いて主データとは異なる副データを周期的に送信、受信、又は送受信することが可能である。このため、この態様によれば、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。
【0139】
第１３の態様に係る通信制御方法は、通信ステップと、設定ステップと、を含む。通信ステップは、通信装置（１）に接続される１以上のスレーブ（２）に対して、主データを含むフレーム（Ｆ１）を第１周期（ＣＴ１）で送信させることを含む。設定ステップは、第１周期（ＣＴ１）内にＮ回（Ｎは２以上の整数）の第２周期（ＣＴ２）を設定することを含む。設定ステップは、Ｎ回の第２周期（ＣＴ２）ごとに主データ以外の副データの通信を行うためのスロット（Ｓ０）を設定することを含む。フレーム（Ｆ１）は、主データの送信期間の途中にスロット（Ｓ０）を少なくとも１つ含む。
【0140】
この態様によれば、主データの送信時間よりも短い周期（第２周期（ＣＴ２））で、副データの周期的な送信、受信、又は送受信が可能となる。そのため、この態様では、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。
【0141】
第１４の態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、第１３の態様の通信制御方法を実行させる。
【0142】
この態様によれば、主データの送信時間よりも短い周期（第２周期（ＣＴ２））で、副データの周期的な送信、受信、又は送受信が可能となる。そのため、この態様では、副データを、主データの伝送に要する時間よりも短い周期で周期的に送信、受信、又は送受信させやすい、という利点がある。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本開示は、副データを、主データの周期的伝送を行いつつ所定時間内に副データを送信又は受信する必要のある通信装置、通信システム、通信制御方法、及びプログラム、に適する。
【符号の説明】
【0144】
１ 通信装置
１１ 処理部
１２ 通信部
２ スレーブ
１００ 通信システム
ＣＴ１ 第１周期
ＣＴ２ 第２周期
Ｆ１ フレーム
Ｓ０ スロット
１１ 処理部
１２ 通信部
２ スレーブ
１００ 通信システム
ＣＴ１ 第１周期
ＣＴ２ 第２周期
Ｆ１ フレーム
Ｓ０ スロット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】