具有识别号码的自动设定功能的通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有识别号码的自动设定功能的通信系统。在同一通信线路上连接了多台通信单元的情况下，具有能够自动地对通信单元设定识别号码的自动设定功能。通信系统（10）具有短路连接器（12）、通过同一通信线路（14）与短路连接器（12）串联连接的多个分支单元（16a～16d）、分别连接至分支单元（16a～16d）的通信单元（18a～18d）。将信号线（26、28、30、32）分别与用于生成个别的ID设定信号的比特串ID0～ID3关联，且这些信号线经由第二连接器（22a）配线至第一分支单元（16a）。在分支单元（16a）中，在输入的比特串ID0～ID3中，相当于预先确定的2个比特的信号线（26、32），经由第一连接器（20a）连接至通信单元（18a）。
【专利说明】具有识别号码的自动设定功能的通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有对构成网络的多个通信单元的每一个自动地设定识别号码的功能的通信系统。
【背景技术】
[0002]在同一通信线路上连接多台通信单元的通信系统中，有时要求对各通信单元设定个别的识别号码(ID)。在这样的通信系统中，有连接多种通信单元的情况，也有连接多台同一种类的通信单元的情况。
[0003]例如，在日本特开平08-037538号公报中记载了一种LAN系统，其通过在LAN设备之间交换管理信息来进行系统整体管理，设置与网络用数据线不同的管理用数据线，使用该管理用数据线发送用于从主LAN设备向从动LAN设备分配ID的信号。这里，设为使用管理专用的数据线传输用于从主LAN设备向从动LAN设备分配ID的信号，在从动LAN设备中，在ID未分配的状态下，为了不使信号流入至连接于下位的从动LAN设备的管理用数据线，因此按照与主LAN设备从近到远的顺序对从动LAN设备分配ID。
[0004]在以往的通信系统中，大多情况下用户使用开关等手动地对每个通信单元设定ID，但是为了不使ID重复，要进行全部的ID设定很烦杂。并且，对实施了防水、防尘的设备设置这样的开关，由于需要设置用于保持该开关部分的防水、防尘的机构，因此成本升高。
[0005]此外，在使用串行通信规格之一的RS-485通信方式的系统中，可应用ID的自动分配方式,在该方式中，从动设备请求ID时，主设备发行ID并自动地将该ID分配给该从动设备。在存在来自多个从动设备的ID的请求时，主设备能够使用随机数等调整再发送信号，并对各从动设备自动地分配个别的ID。此外，在以太网(Ethernet (注册商标))中，在工厂出货时，将称作MAC地址的固有ID写入至通信单元的ROM中，并根据该固有ID进行通信。但是，在这些方式中，存在无法将在同一通信线路上连接的通信单元的位置与ID之间相关联的缺点。
[0006]日本特开平08-037538号公报中记载的方法是对串联排列的通信单元从上游开始依次(按照与主身边从近到远的顺序)来决定ID的方法。在该方法中，可以将串联连接的通信单元的位置与ID相关联，但是对于各通信单元需要用于设定ID的软件处理、用于实现该处理的电路。此外，通信单元为了对通信信号进行中继，在想要在使系统动作的状态下进行通信单元的更换的情况下，需要中断该上游与下游之间的通信。
【发明内容】
[0007]因此，为了解决上述课题，本发明的目的在于提供一种通信系统，具有在同一通信线路上连接了多台通信单元的情况下，能够对通信单元自动地设定识别号码(ID)的自动设定功能。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供了一种具有对在同一通信线路上连接的多台通信单元的每一个自动地设定个别的识别号码的识别号码自动设定功能的通信系统，其特征在于，所述通信系统具有短路连接器、与该短路连接器串联连接的多个分支单元、分别与该分支单元连接的多个通信单元，其中，所述短路连接器，具有输出成为对所述通信单元设定个别的识别号码时的基础的比特串的初始值的比特串输出功能；各所述分支单元，具有用于与对应的通信单元连接的第一连接器、用于与所述短路连接器或者上游侧的分支单元连接的第二连接器、用于与下游侧的分支单元连接的第三连接器、将从所述第二连接器输入的比特串的一部分作为识别号码设定信号而从所述第一连接器输出、并且替换所述比特串而从所述第三连接器输出的配线构造；所述通信单元，具有将从对应的所述分支单元的第一连接器输出的所述识别号码设定信号设定为自己的识别号码的设定功能。
[0009]在优选的实施方式中，所述多个分支单元的每一个中的所述配线构造互相为同一构造。
[0010]在优选的实施方式中，所述比特串的串数与可以与所述通信系统连接的通信单元的最大数相同，所述配线构造是某分支单元中最上位的比特成为下一个下游侧的分支单元中的最下位的比特的同时，其他各比特各自依次进位至上一个上位的比特的配线构造，或者，某分支单元中最下位的比特成为下一个下游侧的分支单元中的最上位的比特的同时，其他各比特各自依次退位至下一个下位的比特的配线构造。
[0011 ] 在优选的实施方式中，所述短路连接器是主单元，所述通信单元是从动单元。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的第I实施方式的通信系统的基本结构的图。
[0013]图2是表示本发明的第2实施方式的通信系统的基本结构的图。
[0014]图3是说明通信单元数为4台的情况下的识别号码的设定步骤的图。
[0015]图4是说明通信单元数为8台的情况下的识别号码的设定步骤的图。
【具体实施方式】
[0016]图1是表示本发明的第一实施方式的通信系统10的基本结构的图。通信系统10具有短路连接器12、通过同一通信线路14 (以双重线表示)与短路连接器12串联连接的多个(这里为4个)分支单元16a至16d、分别连接至分支单元16a至16d的多个(与分支单元同数量)通信单元18a至18d。分支单元16a至16d分别具有第一连接器20a至20d，且分支单元16a至16d经由第一连接器20a至20d而分别与通信单元18a至18d连接。
[0017]位于短路连接器12的直接下游的分支单元16a，具有第二连接器22a和第三连接器24a，分支单元16a与短路连接器12经由第二连接器22a连接，分支单元16a与位于分支单元16a的直接下游的分支单元16b经由第三连接器24a连接。此外,位于分支单元16a的直接下游的分支单元16b，具有第二连接器22b和第三连接器24b，分支单元16b与分支单元16a经由第二连接器22b连接,分支单元16b与位于分支单元16b的直接下游的分支单元16c经由第三连接器24b连接。如此，各分支单元具有用于与上游侧的分支单元或者短路连接器相连接的第二连接器、用于与下游侧的分支单元相连接的第三连接器。此外，最下游的分支单元(这里是分支单元16d)，也可以不具备第三连接器24d。
[0018]预先决定通信系统中的通信单元的最大连接数，且成为对各通信单元设定固有的识别号码(以下，也称为ID)时的基础的比特串与通信单元的最大连接数相等。对于连接至各通信单元的、发送识别号码设定信号(ID设定信号)的信号线的条数N，因为识别号码最大地能够表现2的N次方，因此设定2的N次方成为通信单元的最大连接数以上。例如，在第一实施方式中，通信单元的最大台数为4台，成为对各通信单元设定固有的识别号码时的源的比特串(串)为4比特，连接至各通信单元的分支单元的ID设定信号的信号线的条数为2条。
[0019]在通信单元中，作为成为对个别的ID进行设定时的源的比特串的替换方法，例如，可列举:利用了某分支单元中最上位的比特在下一个(下一个下游侧的)分支单元中成为最下位的比特的同时，其他比特各自依次进位至上一个上位的比特的配线构造的方法；或者，利用了某分支单元中最下位的比特在下一个(下一个下游侧的)分支单元中成为最上位的比特的同时，其他比特各自依次退位至下一个下位的比特的配线构造的方法。但是，针对根据成为设定个别的ID时的基础的比特串来选择向分支单元的ID设定信号的选择方法，如果选择经常决定的位置的比特，则不受特别的限制。
[0020]用于生成个别的ID设定信号的比特串，从短路连接器12输出。具体地，在图1所示的短路连接器12中，设定了 4比特的比特串IDO至ID3，设在IDO和ID3中输入0V。另一方面，IDl和ID2无电压、或者施加OV以外的外部电压。将信号线26、28、30和32分别与IDO至ID3相关联，这些信号线经由第二连接器22a配线至第一分支单元16a。在分支单元16a中，在所输入的比特串IDO至ID3中，与预先决定的2个(这里为IDl和ID3)比特相当的信号线26和32 (以粗线表示)经由第一连接器20a连接至通信单元18a。
[0021]各通信单元具备ID设定功能，并具备在输入了 OV电压的情况下为“0”，在无电压输入的情况下、在存在OV以外的输入的情况下，输出“I”的信号变换电路等，并决定各通信单元的识别号码。因此，在图1的情况下，对第一台通信单元18a设定识别号码“00”。
[0022]此外，各通信单元中的外部输入信号可以不是0V，而施加外部电压来进行设定，在通信信号中包含电源电压的情况下，也可利用其来进行设定。在任一种的情况下，进行配线，以便将成为设定个别的ID时的源的比特串的初始值所对应的预定电压输入至与分支电缆的最上游连接的短路连接器12。
[0023]接着，信号线26、28、30和32连接至第二台分支单元16b的第二连接器22b，但是在这之前，进行信号线的更换，如在图1的例中，在到分支单元16a的第三连接器24a之前、或者在第三连接器24a中，进行使最后部的信号线32移动至最前部，并将其他信号线依次后退至下一个信号线的位置的这样的更换。通过进行这样的更换，在分支单元16b中是与分支单元16a同样的结构，同时将IDO至ID3中的、与ID3和ID2的比特相当的信号线32和30，经由第一连接器20b连接至通信单元18b。因此，在图1的情况下，对第二台通信单元18b设定识别号码“10”。
[0024]以下，通过重复同样的处理，对第三台通信单元18c设定识别号码“11”，并对第四台通信单元18d设定识别号码“01”。这样，各通信单元关于信号线的配线构造具备相互同一的结构，并能够取得固有的识别号码。此外，在各分支单元中，通过使配线构造为同一构造，信号线、分支单元之间的电缆以及通信单元可以分别使用同一种类的部件，并可实现成本的低减和部件管理的容易化。此外，在单元故障时、电缆断线时等的情况下，即使在通信系统工作的状态取下通信单元，或者进行更换，也不会对其他通信单元间的通信产生影响。
[0025]此外，在各单元之间的通信方式没有特别的限制，但是优选根据多点连接可进行双向通信的RS-485通信方式。此外，根据通信信号的规格，存在需要终端电阻的情况，但是在该情况下，将具备终端电阻的短路连接器等连接至相当于端点的分支电缆的末端。
[0026]在此，在第一实施方式中，设从上游侧开始数第一台通信单元16a是可编程序控制器，第二台通信单元16b是数字I/O输入输出装置，第三台通信单元16c是机器人控制装置，第四台通信单元16d是显示器，来说明通信系统的动作。
[0027]如上述，对可编程序控制器16a分配ID “00”，对数字I/O的输入输出装置16b分配ID “10”，对机器人控制装置16c分配ID “11”，对显示器16d分配ID “01”。此外，可编程序控制器16a、机器人控制装置16c和显示器16d作为主装置进行动作，数字I/O的输入输出装置16b作为从动装置进行动作。
[0028]主装置使用在以太网(Ethernet (注册商标))等中使用的CSMA/⑶、其他的调停功能，在得到通信路的总线权之后，将通过“发送目的地的识别号码、发送源的识别号码、命令、数据大小、数据、CRC”等构成的数据包发送至其他设备。对应于发送目的地的识别号码的通信单元，进行根据该数据包的命令的回信。另一方面，从动装置本身得不到总线权，仅对来自主装置的数据包进行回信。
[0029]例如，可以进行如下操作:通过依次重复总线权的取得和释放，可编程序控制器16a控制数字I/O的输入输出装置16b，机器人控制装置16c从可编程序控制器16a接收数据来进行所期望的动作，此外，显示器16d得到各通信单元的信息，将操作者所期望的信息显示在显示器16d中。
[0030]图2是表示本发明的第2实施方式的通信系统110的基本结构的图。通信系统110与第I实施方式中的通信系统10不同之处在于，作为具有短路连接器的功能的装置而具有一个主单元112,相当于通信单元18a至18d的单元118a至118d都是从动单元。关于其他的结构要素与第I实施方式相同，因此对图2中具备与第I实施方式同样的功能的结构要素赋予标记100，并省略了详细的说明。
[0031]如上述，第2实施方式的通信系统110具有一个主单元112和多台分支单元116a至116d。例如，主单元112是机器人控制装置，连接至各分支单元的从动单元118a至IlSd是多台数字I/O的输入输出装置。这里，从上游侧对第一台数字I/O的输入输出装置118a分配ID “00”，对第二台数字I/O的输入输出装置118b分配ID “10”，对第三台数字I/O的输入输出装置118c分配ID “11”，对第四台数字I/O的输入输出装置118d分配ID “01”。
[0032]在通信系统110中，机器人控制装置112将数据包发送至第一台数字I/O输入输出装置118a，且第一台数字I/O输入输出装置118a对此进行回信。同样地，进行与各数字I/O的输入输出装置的通信，与全部数字I/O的输入输出装置的通信结束。机器人控制装置112可进行对此定期地重复的操作。
[0033]此外，在通信系统110中，由于接收来自从动单元的数据的仅是主单元，因此数据包中不需要“发送源的识别号码”的信息。因此，在第2实施方式中，无需对主单元设定识别号码。此外，各从动单元可以是仅对来自主单元的请求信号进行回信这样的简单结构，因此与存在多个主单元的情况相比，能够构建低价的通信系统。
[0034]以上，说明了 2种实施方式，但是对于在各个实施方式中的成为设定个别的ID时的源的比特串的初始值，需要将适当的值设定为初始值。以下，说明本发明中构成ID设定信号的生成用比特串的方法。简言之，ID设定信号，每次通过通信单元时，即如移位寄存器这样的，值发生变化。
[0035](I)设ID设定信号的初始值全部为零(全O)。
[0036]例如，在最大通信单元数为4的情况下，满足2N≥4的最小的N是2，因此，生成2比特串“00”作为初始值。该初始值相当于第一台通信单元的识别号码。同样地，最大通信单元数为8、16或者32的情况下，分别生成3比特串“000”、“0000”或者“00000”作为初始值。
[0037](2)对于(I)中获得的初始值，在将下一级的最下位比特设为I的情况下，如果其比特串是作为上游的ID设定信号还未设定的比特串，则将其决定为下一级的ID设定信号。
[0038]在最大通信单元数为4的情况下，将紧跟在“00”后的第3列比特串设为“I”的情况下，接着的2比特串成为“01”。其与已出的“00”不同，因此将第3列比特串决定为“I”。接着，将紧跟在“001”后的第4列比特串设为“I”的情况下，接着的2比特串成为“11”。其也与已出的“00”和“01”不同，因此将第4列比特串决定为“I”。这样所获得的第2个和第3个比特串“01”和“11”分别成为第2台和第3台通信单元的识别号码。
[0039](3)另一方面，如果该比特串是作为上游的ID设定信号已经设定了的比特串，则将最下位的比特的值设为0，并将其决定为下一级的ID设定信号。
[0040]例如，在上述(2 )中，将紧跟在“ 0011”后的第5列比特串设为“ I”的情况下，接着的(第4个)2比特串成为“11”。其与第3个的“11”相重复，因此将第5列的比特串决定为“O”而不是“I”。由此，第4个比特串成为“10”，这成为第4台通信单元的识别号码。
[0041](4)通过重复上述(2)至(3)的处理，得到按照最大通信单元数的ID设定信号的生成比特串。
[0042]此外，根据上述处理，最大通信单元数为4的情况的ID设定信号的生成比特串成为“00110”，但是，如使用图1所说明的那样，最上位的比特由于可以在下一级中设为最下位比特的这样的配线，因此，该生成比特串可以设为“0011”。
[0043]此外，上述(I)至(4)的处理说明了将第I符号设为“0”，将第2符号设为“I”的情况，但是也可以将两符号置换来进行。即，可以是这样的处理:将(I)中ID设定信号的初始值全部设为I (全1)，将(2)中下一级的最下位比特设为“O”的情况下，如果该比特串是作为上游的ID设定信号而还未设定的比特串，则将其决定为下一级ID设定信号，另一方面，在(3)中，如果该比特串是作为上游的ID设定信号而已经设定了的比特串，则将最下位比特的值设为1，将其决定为下一级ID设定信号，并重复(2)和(3)。
[0044]表1是使用上述处理分别求出最大通信单元数为4、8、16或者32的情况的生成比特串的结果。此外，生成比特串中附带的下划线部(全O)表示ID设定信号的初始值。在所有情况下，比特串数等于最大通信单元数。
[0045]表1
【权利要求】
1.一种通信系统(10、110)，具有对在同一通信线路(14、114)上连接的多个通信单元(18a?18d、118a?118d)的每一个自动地设定个别的识别号码的识别号码自动设定功能，其特征在于， 所述通信系统，具有短路连接器(12、112)、与该短路连接器串联连接的多个分支单元(16a?16d、116a?116d)、分别与该分支单元连接的多个通信单元， 其中，所述短路连接器，具有输出成为对所述通信单元设定个别的识别号码时的基础的比特串的初始值的比特串输出功能， 所述分支单元的每一个，具有:用于与对应的通信单元连接的第一连接器(20a?20d、120a?120d);用于与所述短路连接器或者上游侧的分支单元连接的第二连接器(22a?22d、122a?122d);用于与下游侧的分支单元连接的第三连接器(24a?24d、124a?124d);将从所述第二连接器输入的比特串的一部分作为识别号码设定信号而从所述第一连接器输出、并且替换所述比特串，从所述第三连接器输出的配线构造， 所述通信单元，具有将从对应的所述分支单元的第一连接器输出的所述识别号码设定信号设定为自己的识别号码的设定功能。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述多个分支单兀(16a?16d、116a?116d)的每一个中的所述配线构造互相为同一构造。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述比特串的串数与可与所述通信系统连接的通信单元的最大数相同，所述配线构造具有在某分支单元中最上位的比特成为下一个下游侧的分支单元中的最下位比特的同时，其他比特各自依次进位至上一个上位的比特的配线构造，或者，在某分支单元中最下位的比特成为下一个下游侧的分支单元中的最上位的比特的同时，其他比特各自依次退位至下一个下位的比特的配线构造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信系统，其特征在于， 所述短路连接器是主单元(112)，所述通信单元是从动单元(118a?118d)。
【文档编号】H04L29/12GK103685595SQ201310397391
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】高桥精吾 申请人:发那科株式会社