CN103959185B - 数据收集系统、以及数据收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括：小组选择部(431)，该小组选择部(431)从分割第一存储部(411b)的存储区域而得到的多个子小组中选择收集小组；收集小组分配部(432)，该收集小组分配部(432)将所选择的收集小组分别分配给数据收集装置(41～43)，以分散收集数据时的负荷；以及计划生成部(433)，该计划生成部(433)生成从第一存储部(411b)中读取数据的计划，数据收集装置(42～43)具有计划生成部(443)，该计划生成部(443)基于分配给该数据收集装置(42)的收集小组的个数和收集周期，生成从第一存储部(411b)中读取数据的计划。

Description

数据收集系统、以及数据收集方法
技术领域
本发明涉及从控制装置中收集数据的数据收集系统、以及数据收集系统程序，该控制装置广泛应用于包含钢铁、造纸车间或汽车产业等的组装操作的FA领域、化学车间等PA领域、以及上下水道系统或其他公共系统等产业用系统的控制。
背景技术
用于控制车间设备等控制对象的通常的控制系统由通过网络连接的多台控制装置构成,通过经由该网络在控制装置间进行控制信息的传输来控制车间设备。
此外，通过经由该网络从控制装置收集过程值等数据，来监视车间设备。
在该控制系统中对控制车间设备过程中的数据进行存储，例如，当车间设备发生某种异常现象时，考虑通过对所存储的数据进行分析，会有助于探明发生异常现象的原因以及制定解决方案。
在专利文献1中，提出了以下钢铁车间系统的数据收集装置，在该数据收集装置中，以二进制数据的形式收集控制装置输出至钢铁车间的控制信息，并以二进制数据的形式收集由控制装置输出的控制信息所控制的钢铁车间的事件信息，对同一时刻收集到的控制信息的二进制数据和事件信息的二进制数据添加通用关键词，存储添加有通用关键词的控制信息的二进制数据，并存储添加有通用关键词的事件信息的二进制数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－271850号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，例如，在钢铁、造纸车间等大规模的车间的情况下，所要存储的数据达到几万个。
在这种情况下，如专利文献1所记载的那样，在具备一台数据收集装置的结构中，由于数据收集能力不足，因而在数据收集周期内有可能无法收集到所需的数据。因此，考虑在网络上设置多台数据收集装置，由该多台数据收集装置分散地进行数据的收集。
然而，在将数据细分并由多台数据传输装置分散地进行收集的情况下，根据数据传输速度特性，数据传输的处理速度有可能会降低。
本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种即使在由多台数据传输装置分散地进行收集的情况下，也能保证数据传输的处理速度不会降低的收集数据的数据收集系统、以及数据收集系统程序。
解决技术问题所采用的技术方案
为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集系统的第一特征在于，在具备经由网络和控制装置相连接的数据收集装置及主数据收集装置的数据收集系统中，所述主数据收集装置包括：主扫描数据存储部，该主扫描数据存储部对在所述控制装置、所述数据收集装置、以及该主数据收集装置之间扫描传输的数据进行存储；小组选择部，该小组选择部将所述主扫描数据存储部的存储区域分割成多个小组，并将所述小组的存储区域进一步分割成多个子小组，基于对应于所述数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的所述子小组作为在所述小组内连续读取数据的单位即收集小组，以使得所述数据的读取速度不会下降；收集小组分配部，该收集小组分配部将由所述小组选择部选择的收集小组分别分配给所述数据收集装置及该主数据收集装置，以分散所述数据收集装置及该主数据收集装置收集所述数据时的负荷；主计划生成部，该主计划生成部基于由所述收集小组分配部分配给该主数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述主扫描数据存储部中读取所述数据的计划；主数据读取部，该主数据读取部基于由所述主计划生成部生成的计划，从所述主扫描数据存储部中读取所述数据；以及主数据存储部，该主数据存储部对由所述主数据读取部读取出的数据进行存储，所述数据收集装置包括：扫描数据存储部，该扫描数据存储部对在所述控制装置、该数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据进行存储；计划生成部，该计划生成部基于由所述收集小组分配部分配给该数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述扫描数据存储部中读取所述数据的计划；数据读取部，该数据读取部基于由所述计划生成部生成的计划，从所述扫描数据存储部中读取所述数据；以及数据存储部，该数据存储部对由所述数据读取部读取出的数据进行存储。
本发明所涉及的数据收集系统的第二特征在于，还包括监视装置，该监视装置具有：位置信息请求部，该位置信息请求部向所述主数据收集装置请求发送存储有所述数据的所述数据收集装置的位置信息；数据请求部，该数据请求部基于作为对所述位置信息请求部的请求的应答而由所述主数据收集装置发送的所述位置信息，向所述位置信息所表示的数据收集装置请求发送所述数据；以及显示控制部，该显示控制部将因所述数据收集装置对所述数据请求部的请求的应答而发送的数据显示在显示部上，所述主数据收集装置还具有通知部，该通知部在由所述监视装置请求发送所述数据的位置信息的情况下，将包含所述数据的所述收集小组所分配的所述数据收集装置作为所述数据的位置信息进行通知，所述数据收集装置还具有提取部，该提取部在由所述监视装置请求发送所述数据的情况下，从所述数据存储部中提取出所请求的所述数据，并将读取出的数据发送给所述监视装置。
为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集程序的第一特征在于，在具备经由网络和控制装置相连接的数据收集装置及主数据收集装置的数据收集系统所执行的数据收集程序中，在所述主数据收集装置中执行以下步骤：主扫描数据存储步骤，在该主扫描数据存储步骤中，将在所述控制装置、所述数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据存储到主扫描数据存储部；小组选择步骤，在该小组选择步骤中，将所述主扫描数据存储部的存储区域分割成多个小组，并将所述小组的存储区域进一步分割成多个子小组，基于对应于所述数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的所述子小组作为在所述小组内连续读取数据的单位即收集小组，以使得所述数据的读取速度不会下降；收集小组分配步骤，在该收集小组分配步骤中，将在所述小组选择步骤中选择的收集小组分别分配给所述数据收集装置及该主数据收集装置，以分散所述数据收集装置及该主数据收集装置收集所述数据时的负荷；主计划生成步骤，在该主计划生成步骤中，基于在所述收集小组分配步骤中分配给所述主数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述主扫描数据存储部中读取所述数据的计划；主数据读取步骤，在该主数据读取步骤中，基于在所述主计划生成步骤中生成的计划，从所述主扫描数据存储部中读取所述数据；以及主数据存储步骤，在该主数据存储步骤中，将在所述主数据读取步骤中读取出的数据存储到主数据存储部，在所述数据收集装置中执行以下步骤：扫描数据存储步骤，在该扫描数据存储步骤中，将在所述控制装置、所述数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据存储到扫描数据存储部；计划生成步骤，在该计划生成步骤中，基于在所述收集小组分配步骤中分配给所述数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述扫描数据存储部中读取所述数据的计划；数据读取步骤，在该数据读取步骤中，基于在所述计划生成步骤中生成的计划，从所述扫描数据存储部中读取所述数据；以及数据存储步骤，在该数据存储步骤中，将在所述数据读取步骤中读取出的数据存储到数据存储部。
本发明所涉及的数据收集程序的第二特征在于，所述数据收集系统还具备监视装置，在所述监视装置中执行以下步骤：位置信息请求步骤，在该位置信息请求步骤中，向所述主数据收集装置请求发送存储有所述数据的所述数据收集装置的位置信息；数据请求步骤，在该数据请求步骤中，基于作为对所述位置信息请求步骤的请求的应答而由所述主数据收集装置发送的所述位置信息，向所述位置信息所表示的数据收集装置请求发送所述数据；以及显示控制步骤，在该显示控制步骤中，将因所述数据收集装置对所述数据请求步骤的请求的应答而发送的数据显示在显示部上，所述主数据收集装置还执行以下通知步骤，在该通知步骤中，在由所述监视装置请求发送所述数据的位置信息的情况下，将包含所述数据的所述收集小组所分配的所述数据收集装置作为所述数据的位置信息进行通知，所述数据收集装置还执行以下提取步骤，在该提取步骤中，在由所述监视装置请求发送所述数据的情况下，从所述数据存储部中提取出所请求的所述数据，并将读取出的数据发送给所述监视装置。
发明效果
根据本发明的数据收集系统、以及数据收集系统程序，即使在由多台数据传输装置分散地进行收集时，也能够在数据传输的处理速度不降低的情况下进行数据的收集。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的连接关系的图。
图2是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的控制装置及数据收集装置所具备的共用存储器的扫描传输概念的示意图。
图3是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的数据收集装置的结构的图。
图4是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的数据收集装置的详细结构的图。
图5是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的数据收集装置所具备的第一存储部的存储区域的图。
图6是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的作为主数据收集装置的数据收集装置执行处理的处理步骤的流程图。
图7是说明由本发明的实施方式1的数据收集系统的数据收集装置所具备的小组选择部所选择的收集小组模式的图。
图8是表示由本发明的实施方式1的数据收集系统的数据收集装置所具备的计划生成部所生成的计划的一个示例的图。
图9是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的数据收集装置执行处理的处理步骤的流程图。
图10是表示本发明的实施方式1的数据收集系统执行处理的处理步骤的顺序图。
具体实施方式
以下,参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。
<实施方式1>
图1是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的连接关系的图。
如图1所示，本发明的实施方式1的数据收集系统1具备控制装置21～22、以及数据收集装置41～43，分别经由控制网络52相连接。此外，数据收集系统1具备监视装置62，经由上位网络51与数据收集装置41～43相连接。
控制装置21～22例如由以PLC(ProgrammableLogicController：可编程逻辑控制器)为代表的控制用控制器构成。
数据收集装置41～43是对由控制装置21～22提供的数据进行收集的计算机装置。这里，所谓数据是指例如在将热轧车间的车间设备作为控制对象的情况下，在运行热轧车间方面所需的关于车间控制设备的各种数据，例如，制造指示数据，制造实际数据、警报数据、轧辊数据、模型计算数据、模型学习数据、常数数据、参数数据等。
此外，连接至控制网络52的数据收集装置41～43、控制装置21～22具有共用存储器，通过在各个装置间进行控制数据的扫描传输(循环传输)，来起到网络装置的功能。
因此，在各共用存储器内设有分别在各装置间进行分配的发送数据区域和接收数据区域。由此，例如，利用一次数据传输将控制装置21的发送数据区域内的数据传输给与控制网络52相连接的所有装置内的共用存储器。关于该共用存储器的扫描传输概念将在后文中阐述。
显示装置61具备有机EL(electroluminescence：电致发光)显示器、液晶显示器等图像输出装置，与监视装置62相连接。显示装置61基于由监视装置62提供的输出信号，显示图表等。
监视装置62基于由数据收集装置41～43提供的过程数据，以使多个数据的时间轴相一致的方式将数据显示在显示装置61上。
此外，从功能上来看，监视装置62包括位置信息请求部62a、数据请求部62b、以及显示控制部62c。
位置信息请求部62a向作为主数据收集装置的数据收集装置41请求发送存储有数据的数据收集装置41～43的位置信息。这里，主数据收集装置是数据收集装置中的一个，是既收集由控制装置21～22提供的数据，还具有分散数据收集装置41～43进行数据收集时的负荷的功能的计算机装置。
数据请求部62b基于作为对位置信息请求部62a的请求的应答而得到的由数据收集装置41发送的位置信息，向位置信息所表示的数据收集装置41～43请求发送数据。
显示控制部62c将因数据收集装置41～43对数据请求部62b的请求的应答而发送的数据显示在显示装置61上。
图2是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1的控制装置21～22及数据收集装置41～43所具备的共用存储器的扫描传输概念的示意图。
如图2的C1行所示，在每个控制周期，利用一次数据传输将控制装置21的发送数据区域内的数据传输给连接至同一个传输路径的所有装置(控制装置22～23、以及数据收集装置41～43)各自的共用存储器。同样地，如C2行所示，在每个控制周期，也将控制装置22的发送数据区域内的数据传输给控制装置21、23、以及数据收集装置41～43各自的共用存储器。
由此，由于在各共用存储器内设有分别在各装置间进行分配的发送数据区域和接收数据区域，通过扫描传输将数据传输给所有装置内的共用存储器，因此能够在各装置间共用相同的数据。
图3是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的数据收集装置41～43的结构的图。
如图3所示，数据收集系统1具有经由控制网络52相连接的数据收集装置41～43。
数据收集装置41(主数据收集装置)包括第一网卡411、第二存储部412、第二网卡413、以及CPU414，分别经由总线417相连接。
第一网卡411是用于与控制网络52相连接的接口卡，包括以自推进方式进行计时的计时器411a、第一存储部411b、第一存储控制部411c、以及发送部411d。
第一存储部411b是上述共用存储器，存储由控制装置21～22提供的数据。
若第一存储部411b的发送数据区域内的数据被改写，则第一存储控制部411c向其他装置进行扫描传输，或者通过扫描传输来改写第一存储部411b的接收数据区域内的数据。
发送部411d在利用本装置即数据收集装置41的计时器411a进行计时而得到的时刻，例如，以10(毫秒)等规定间隔在控制网络52上进行多播(multicast)。
第二存储部412将由计时器411a计时得到的时刻和存储在第一存储部411b中的数据相关联，并作为过程数据进行存储。此外，第二存储部412基于对应于数据的大小的传输速度特性预先存储收集小组模式。
第二网卡413是用于与上位网络51相连接的接口卡。
CPU414进行数据收集装置41的关键控制。此外，CPU414具有4个微处理器内核414a～414d。
在这些微处理器内核414a～414d中，微处理器内核414d仅进行判定处理，该判定处理基于由计时器411a计时得到的时刻对是否达到采样周期(是否已经过单位时间)进行判定。例如，使用搭载于OS(OperatingSystem：操作系统)上的API(ApplicationProgramInterface：应用程序接口)等来进行设定，使得将判定处理仅分配给微处理器内核414d。这里，预先将采样周期设定为例如1(毫秒)。
由此，即使CPU414的处理负荷变大，但由于微处理器内核414d仅执行判定处理，因此仍能够对是否达到采样周期进行准确的判定。
另一方面，微处理器内核414a～414c(以下称之为CPU内核414e)执行后述各种处理。此外，在由微处理器内核414d判定为达到采样周期时，CPU内核414e读取出第一存储部411b中存储的数据。
数据收集装置42、43与数据收集装置41相同，具备第二存储部412和第二网卡413，分别经由总线417相连接。
此外，数据收集装置42、43分别具有CPU424以替代CPU414。关于CPU414及CPU424的详细内容将在后文中阐述。
并且，数据收集装置42、43分别具备第一网卡421以替代第一网卡411。
第一网卡421是用于与控制网络52相连接的接口卡，包括以自推进方式进行计时的计时器411a、第一存储部411b、第一存储控制部411c、以及同步部421d。在这些结构中，关于计时器411a、第一存储部411b以及第一存储控制部411c，分别与第一网卡411所具备的分别标注有相同标号的结构相同，因此省略说明。
同步部421d基于从作为主数据收集装置的数据收集装置41经由控制网络52发送而来数据的时刻，对本装置所具备的计时器411a的时刻进行调准。
由此，能够使数据收集装置42、43所具备的计时器411a的时刻与数据收集装置41所具备的计时器411a的时刻相匹配。由此，能够使控制网络52上具备的多个数据收集装置中所有的数据收集装置的时刻同步。
图4是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的数据收集装置41的详细结构的图。
如上所述，数据收集装置41包括第一网卡411、第二存储部412、第二网卡413、以及CPU414，分别经由总线417相连接。
CPU414具备CPU内核414e，该CPU内核414e进行数据收集装置41的关键控制。此外，从功能上来看，CPU内核414e包括小组选择部431、收集小组分配部432、计划生成部433、时间计算部434、判定部435、数据读取部436、通知部437、以及提取部438。
小组选择部431将第一存储部411b的存储区域分割成多个小组，并将小组的存储区域进一步分割成多个子小组。
图5是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1的数据收集装置41所具备的第一存储部411b的存储区域的图。
如图5所示，小组选择部431将从第一存储部411b的存储区域的起始开始的128(字节)作为一个块，将块101～108的8个块作为一个子小组，由此来对存储区域进行分割。
然后，小组选择部431将4个子小组，例如子小组201～204作为一个小组301。
由此，小组选择部431以分层的方式对存储区域进行分割，如后文中所述的那样，通过以子小组为单位进行读取，能够高效地读取出所存储的数据。
接着，小组选择部431基于对应于数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的子小组作为在小组内连续地读取数据的单位即收集小组，使得数据的读取速度不会下降。这里，根据通信标准和网络设定等，数据的大小有可能会对数据的传输速度产生较大的影响。例如，在使用DMA进行数据传输的情况下，能够高速传输大量的数据，但在对分散地存储在存储部中的少量数据进行传输的情况下，有时不使用DMA来进行数据传输的方式能够更高速地传输数据。因此，根据传输的数据的大小的不同，数据的传输速度特性也有可能存在差异。因此，小组选择部431对连续读取的单位即收集小组进行选择，以使得数据的读取速度不会下降，即，使得从第一存储部411b中读取数据的读取速度不会下降。
收集小组分配部432将由小组选择部431选择的收集小组分别分配给数据收集装置41～43，以分散数据收集装置41～43进行数据收集时的负荷。
计划生成部433基于由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的作为收集小组而选择的子小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从第一存储部411b读取数据的计划。
时间计算部434基于由计划生成部433生成的计划，计算出每单位时间读取数据所需要的时间，作为所需读取时间。具体而言，时间计算部434计算出由计划生成部433生成的计划中每单位时间的收集小组个数乘以数据传输速度后的值，以作为所需读取时间。
判定部435基于由时间计算部434计算出的所需读取时间，对是否能在单位时间内读取出数据进行判定。具体而言，判定部435在由时间计算部434计算出的所需读取时间大于等于从单位时间减去规定的时间余量而得到的阈值时间的情况下，判定为无法在单位时间内读取出数据，并发出警报。
数据读取部436在由判定部435判定为能在单位时间内读取出数据的情况下，从第一存储部441b中读取数据。
通知部437在从监视装置62接收到发送数据的位置信息的请求的情况下，将数据收集装置41～43中分配有包含数据的收集小组的数据收集装置作为数据的位置信息进行通知。
提取部438在从监视装置62接收到发送数据的请求的情况下，从第一存储部411b中提取出所请求的数据，并将读取出的数据发送给监视装置62。
数据收集装置42包括第一网卡421、第二存储部412、第二网卡413、以及CPU424，分别经由总线417相连接。
CPU424具备CPU内核424e，该CPU内核424e进行数据收集装置41的关键控制。此外，从功能上来看，CPU内核424e包括计划生成部443、时间计算部434、判定部435、数据读取部436、以及提取部438。在这些结构中，关于除计划生成部443以外的结构，与数据收集装置41所具备的分别标注有相同标号的结构相同，因此省略说明。
计划生成部443基于由数据收集装置41的收集小组分配部432分配给数据收集装置42的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从第一存储部411b中读取数据的计划。
图6是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的作为主数据收集装置的数据收集装置41执行处理的处理步骤的流程图。
如图6所示，若请求数据收集(步骤S101)，则CPU414的小组选择部431选择收集小组(步骤S103)。具体而言，小组选择部431将第一存储部411b的存储区域分割成多个小组，并将小组的存储区域进一步分割成多个子小组。接着，小组选择部431基于对应于数据的大小的传输速度特性，选择分割后的一个以上的子小组作为在小组内连续读取数据的单位即收集小组，使得数据的读取速度不会下降。
图7是说明由本发明的实施方式1的数据收集系统1的数据收集装置41所具备的小组选择部431所选择的收集小组模式的图。该收集小组的模式是基于对应于数据的大小的传输速度特性而预先确定的，并作为收集小组模式存储在第二存储部412中。
小组选择部431基于存储在第二存储部412中的收集小组模式来选择收集小组。
如图7所示，小组模式501示出了子小组的排列模式。“■”表示在第一存储部411b中登录有数据的子小组，“□”表示在第一存储部411b中没有登录数据的子小组。
例如，小组模式501a以“■□□□”来表示。这表示，在起始的子小组502a中登录有数据，在子小组502b～502d中没有登录数据。
在该小组模式501a的情况下，收集小组模式503a表示为“■”。
这表示从传输速度特性方面来看，与读取所有子小组502a～502d相比，仅读取子小组502a的情况下的传输速度，即读取速度较快。
小组模式501b以“■■□□”来表示。这表示，在起始的子小组502a～502b中登录有数据，在子小组502c～502d中没有登录数据。
在该小组模式501b的情况下，收集小组模式503b表示为“■■”。
这表示从传输速度特性方面来看，与读取所有子小组502a～502d相比，仅读取子小组502a～502b的情况下的传输速度，即读取速度较快。
小组模式501c以“■□■□”来表示。这表示，在子小组502a、502c中登录有数据，在子小组502b、502c中没有登录数据。
在该小组模式501c的情况下，收集小组模式503c表示为“■□■”。
这表示，从传输速度特性方面来看，与分别读取子小组502a、502c相比，将被子小组502a和子小组502c夹住的子小组502b也包括在内，一并读取子小组502a～502c的情况下的传输速度、即读取速度较快。
小组模式501d以“■□□■”来表示。这表示，在子小组502a、502d中登录有数据，在子小组502b、502c中没有登录数据。
在该小组模式501d的情况下，收集小组模式503d表示为“■□□■”。
这表示，从传输速度特性方面来看，与分别读取子小组502a、502d相比，将被子小组502a和子小组502d夹住的子小组502b、502c也包括在内，一并读取子小组502a～502d的情况下的传输速度、即读取速度较快。
小组模式501e以“■■■□”来表示。这表示，在起始的子小组502a～502c中登录有数据，在子小组502d中没有登录数据。
在该小组模式501e的情况下，收集小组模式503e表示为“■■■”。
这表示从传输速度特性方面来看，与读取所有子小组502a～502d相比，读取子小组502a～502c的情况下的传输速度，即读取速度较快。
小组模式501f以“■■□■”来表示。这表示，在子小组502a、502b、502d中登录有数据，在子小组502c中没有登录数据。
在该小组模式501f的情况下，收集小组模式503f表示为“■■□■”。
这表示从传输速度特性方面来看，与分别读取子小组502a、502b、502d相比，读取包含子小组502c在内的子小组502a～502d的情况下的传输速度，即读取速度较快。
小组模式501g以“■■■■”来表示。这表示在所有子小组502a～502d中均登录有数据。
在该小组模式501g的情况下，收集小组模式503f当然就表示为“■■■■”。
由此，在第二存储部412中存储有基于对应于数据的大小的传输速度特性而预先确定的收集小组模式，小组选择部431能够基于该收集小组模式来进行选择，以作为收集小组。由此，小组选择部431能够基于对应于数据的大小的传输速度特性，选择分割后的一个以上的子小组作为在小组内连续读取数据的单位即收集小组，使得数据的读取速度不会下降。
回到图5，收集小组分配部432对收集小组进行分配(步骤S104)。具体而言，收集小组分配部432将由小组选择部431选择的收集小组分别分配给数据收集装置41～43，以分散数据收集装置41～43进行数据收集时的负荷。
例如，当由小组选择部431选择的收集小组的个数为“20”时，为了使数据收集装置41～43进行数据收集时的处理负荷大致相等，将“7”个收集小组分配给数据收集装置41，将“7”个收集小组分配给数据收集装置42，将“6”个收集小组分配给数据收集装置43。接着，收集小组分配部432向数据收集装置42通知所分配的收集小组的个数为“7”，向数据收集装置43通知所分配的收集小组的个数为“6”。
接着，CPU414的计划生成部433计算出最恰当的计划(步骤S105)。具体而言，计划生成部433基于由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期(此处设为1毫秒)，生成每单位时间(此处设为1毫秒)从第一存储部411b读取数据的计划。
例如，计划生成部433基于由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组的个数除以收集数据的收集周期而得到的值，以整数值来确定收集周期内每单位时间的收集小组的个数。接着，计划生成部433通过在每单位时间配置该确定的值，来生成计划。
图8是表示由本发明的实施方式1的数据收集系统1的数据收集装置41所具备的计划生成部433生成的计划的一个示例的图。另外，这里存在有高速、中速、低速三种收集周期，高速收集时的收集周期为1毫秒，中速收集时的收集周期为25毫秒，低速收集时的收集周期为200毫秒。此外，这里，由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组个数为“102”，高速收集时的收集小组数为“7”，中速收集时的收集小组数为“55”，低速收集时的收集小组数为“40”。
在高速收集的情况下，若计划生成部433将由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组数(＝7)除以收集数据的收集周期(＝1)，则计算得到“7”，因此，计划生成部433以整数值确定的收集周期内每单位时间的收集小组的个数为“7”。
在图8所示的例子中，计划生成部433在时间1内，将每单位时间的收集小组个数配置为“7”。在此后的时间内，地计划生成部433将每单位时间的收集小组个数配置为“7”。
此外，在中速收集的情况下，若计划生成部433将由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组数(＝55)除以收集数据的收集周期(＝25)，则计算得到“2.2”，因此，计划生成部433以整数值确定的收集周期内每单位时间的收集小组的个数为“3”或者“2”。
例如，计划生成部433将从起始开始的5个单位时间的收集小组的个数设定为“3”，将接下来的20个单位时间的收集小组的个数设定为“2”，从而确定每单位时间的收集小组的个数为3、3、3、3、3、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2。
在图8所示的例子中，计划生成部433将时间1～5内每单位时间的收集小组的个数配置为“3”，将接下来的单位时间即时间6～25内每单位时间的收集小组的个数配置为“2”。在此之后的时间内，同样地计划生成部433将时间26～30内每单位时间的收集小组的个数配置为“3”，将接下来的单位时间即时间31～50内每单位时间的收集小组的个数配置为“2”。
而且，在低速收集的情况下，若计划生成部433将由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组数(＝40)除以收集数据的收集周期(＝200)，则计算得到“0.2”，因此，计划生成部433以整数值确定的收集周期内每单位时间的收集小组的个数为“1”或者“0”。
例如，计划生成部433将从起始开始40个单位时间内的收集小组的个数确定为“1”，将接下来160个单位时间内的收集小组的个数确定为“0”。
在图8所示的例子中，计划生成部433将时间1～40内每单位时间的收集小组的个数配置为“1”，将接下来的单位时间即时间41～200内每单位时间的收集小组的个数配置为“0”。在此之后的时间内，同样地计划生成部433将时间201～240内每单位时间的收集小组的个数配置为“1”，将接下来的单位时间即时间241～400内每单位时间的收集小组的个数配置为“0”。
由此，计划生成部433基于由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从第一存储部411b中读取数据的计划。
回到图6，CPU414的时间计算部434基于由计划生成部433生成的计划，计算出每单位时间读取数据所需时间，作为所需读取时间(步骤S107)。具体而言，时间计算部434将由计划生成部433生成的计划中每单位时间的收集小组数设为Cg，将根据数据传输量而确定的数据传输速度设为Vt，使用下述(数学式1)计算出与数据传输量相对应的所需读取时间Tt。
Tt＝Cg×Vt···(数学式1)
这里，由于数据传输速度Vt因网卡的传输速度特性等的不同而不同，因此时间计算部434通过读取虚拟数据来测定每个收集小组数的数据传输速度Vt。例如，若在读取32块(4096字节)的数据时数据传输速度为25微秒，则时间计算部434将收集小组数为“4”的情况下的数据传输速度Vt设为25微秒。若在读取24块(3072字节)的数据时数据传输速度为24微秒，则时间计算部434将收集小组数为“3”的情况下的数据传输速度Vt设为24微秒。若在读取16块(2048字节)的数据时数据传输速度为22微秒，则时间计算部434将收集小组数为“2”的情况下的数据传输速度Vt设为22微秒。若在读取8块(1024字节)的数据时数据传输速度为20微秒，则时间计算部434将收集小组数为“1”的情况下的数据传输速度Vt设为20微秒。
于是，在图8所示的例子中，在高速收集的情况下，在时间1读取的收集小组数为“7”，若其中读取4096字节的数据的收集小组数为“3”、读取3072字节的数据的收集小组数为“3”、读取2048字节的数据的收集小组数为“1”、读取1028字节的数据的收集小组数为“0”，则时间计算部434利用(数学式1)计算出高速收集的所需读取时间Th，即为169微秒(＝25×3+24×3+22×1+20×0)。
此外，在图8所示的例子中，在中速收集的情况下，在时间1读取的收集小组数为“3”，若将这些收集小组全部设为读取4096字节的数据的收集小组，则时间计算部434利用(数学式1)计算出中速收集的所需读取时间Tm，即为75微秒(＝25×3)。而且，在图8所示的例子中，在低速收集的情况下，在时间1读取的收集小组数为“1”，若将这些收集小组全部设为读取4096字节的数据的收集小组，则时间计算部434利用(数学式1)计算出低速收集的所需读取时间Tl，即为25微秒(＝25×1)。
接着，时间计算部434对根据高速收集、中速收集、低速收集时各自的数据传输量而得到的所需读取时间Tt(Th、Tm、Tl)进行合计，从而计算出所需读取时间T为269微秒(＝169+75+25)。
回到图6，接着，CPU414的判定部435基于由时间计算部434计算出的所需读取时间T，对是否能在单位时间内读取出数据进行判定(步骤S109)。具体而言，判定部435对由时间计算部434计算出的所需读取时间T是否在阈值时间以上进行判定。这里，阈值时间Tb是指从单位时间减去规定的时间余量Tc而得到的时间。这里，若将单位时间设为1毫秒，时间余量Tc设为100微秒，则阈值时间Tb为900微秒。
在图8所示的例子中，由于时间1中所需读取时间T为269微秒，在阈值时间Tb即900微秒以下，因此判定部435判定为在单位时间内能够读取出数据。
在步骤S109中，若判定为在单位时间内无法读取出数据(NO的情况)，则判定部435发出无法进行数据收集的警报(步骤S111)。具体而言，判定部435向监视装置62发送无法进行数据收集的警报信号，监视装置62在显示装置61上显示警报，并且输出警报音。
另一方面，在步骤S109中，若判定为能够读取出数据(YES的情况)，则判定部435进行负荷计算(步骤S113)。具体而言，判定部435通过从阈值时间减去所需读取时间，计算出剩余能力。例如，在图8所示的例子中，由于阈值时间Tb为900微秒，所需读取时间T为269微秒，因此判定部435计算出剩余能力为631微秒。
接着，判定部435对负荷是否在允许范围内进行判定(步骤S115)。具体而言，在步骤S113中计算出的剩余能力为正值时，判定部435判定为负荷在允许范围内，在步骤S113中计算出的剩余能力为0微秒以下时，判定部435判定为负荷超过允许范围。
在步骤S115中，当判定为负荷超过允许范围时(NO的情况)，判定部435发出过负荷警报(步骤S117)。具体而言，判定部435向监视装置62发送过负荷的警报信号，监视装置62在显示装置61上显示警报，并且输出警报音。
另一方面，在步骤S115中，当判定为负荷在允许范围内时(YES的情况)，数据读取部436开始进行数据收集(步骤S119)。具体而言，数据读取部436基于由计划生成部433生成的计划，从第一存储部411b中读取数据，然后将由计时器411a计时得到的时刻与读取出的数据相关联，并作为过程数据存储到第二存储部412中。
图9是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的数据收集装置42执行处理的处理步骤的流程图。另外，由于数据收集装置43具有与数据收集装置42相同的结构，因此以数据收集装置42为代表进行说明。
如图9所示，若请求进行数据收集(步骤S301)，则CPU414的计划生成部443基于由数据收集装置41的收集小组分配部432分配给数据收集装置42的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从数据收集装置42的第一存储部411b中读取数据的计划(步骤S303)。
具体而言，与数据收集装置41的计划生成部433相同，计划生成部443基于由数据收集装置41的收集小组分配部432分配给数据收集装置42的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期(此处设为1毫秒)，生成每单位时间(此处设为1毫秒)从第一存储部411b中读取数据的计划。
之后，关于步骤S109～S119的处理，分别与图6所示的表示数据收集装置41执行处理的处理步骤的流程图中的步骤S109～S119的处理相同，因此省略说明。
如上所述，根据本发明的实施方式1的数据收集系统1，在具备经由控制网络52和控制装置21～22相连接的数据收集装置42～43及主数据收集装置即数据收集装置41的数据收集系统1中，数据收集装置41包括：第一存储部411b，该第一存储部411b对在控制装置21～22及数据收集装置41～43之间扫描传输的数据进行存储；小组选择部431，该小组选择部431将第一存储部411b的存储区域分割成多个小组，并将小组的存储区域进一步分割成多个子小组，基于对应于数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的子小组作为在小组内连续读取数据的单位即收集小组，以使得数据的读取速度不会下降；收集小组分配部432，该收集小组分配部432将由小组选择部431选择的收集小组分别分配给数据收集装置41～43，以分散数据收集装置41～43进行数据收集时的负荷；计划生成部433，该计划生成部433基于由收集小组分配部432分配给数据收集装置41的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从第一存储部411b中读取数据的计划；数据读取部436，该数据读取部436基于由计划生成部433生成的计划，从第一存储部411b中读取数据；以及第二存储部412，该第二存储部412对由数据读取部436读取出的数据进行存储，数据收集装置42～43包括：第一存储部411b，该第一存储部411b对在控制装置21～22及数据收集装置41～43之间扫描传输的数据进行存储；计划生成部443，该计划生成部443基于由收集小组分配部432分配给该数据收集装置42的收集小组的个数、以及收集数据的收集周期，生成每单位时间从第一存储部411b中读取数据的计划；数据读取部436，该数据读取部436基于由计划生成部443生成的计划，从第一存储部411b中读取数据；以及第二存储部412，该第二存储部412对由数据读取部436读取出的数据进行存储，因此，即使在利用多个数据收集装置41～43来分散收集数据时，也能够在数据传输的处理速度不下降的情况下进行数据的收集。
图10是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1执行处理的处理步骤的顺序图。
如图10所示，监视装置62的位置信息请求部62a向连接至控制网络52的所有装置多播询问是否是主数据装置的信号(步骤S201)。
对于步骤S201的多播，在将本装置设定为主数据收集装置时，将表示本装置为主数据收集装置的信号发送给监视装置62(步骤S203)。这里，由于将数据收集装置41设定为主数据收集装置，因此将表示数据收集装置41为主数据收集装置的信号发送给监视装置62。
接着，监视装置62的位置信息请求部62a若从数据收集装置41接收到表示本装置为主数据收集装置的信号，则向主数据收集装置即数据收集装置41请求发送表示收集数据存储于数据收集装置41～43中的哪一个数据收集装置的位置信息(步骤S205)。
数据收集装置41在从监视装置62接收到发送数据的位置信息的请求后，向监视装置62发送位置信息(步骤S207)。具体而言，数据收集装置41的通知部437将包含该数据的收集小组被分配的数据收集装置作为数据的位置信息进行通知。这里，若将数据收集装置42设为包含该数据的收集小组被分配的数据收集装置，则数据收集装置41的通知部437将例如IP地址这种唯一识别数据收集装置42的信息作为数据的位置信息进行通知。
接着，监视装置62的数据请求部62b基于作为对位置信息请求部62a的请求的应答而从数据收集装置41发送而来的位置信息，向数据收集装置42请求发送数据(步骤S209)。
数据收集装置42的提取部438在从监视装置62接收到发送数据的请求的情况下，从第二存储部412中提取出所请求的数据(步骤S211)，并将读取出的数据发送给监视装置62(步骤S213)。
监视装置62的显示控制部62c将因数据收集装置42对数据请求部62b的请求的应答而发送的数据显示在显示装置61上(步骤S215)。
如上所述，根据本发明的实施方式1的数据收集系统1，监视装置62包括：位置信息请求部62a，该位置信息请求部62a向数据收集装置41请求发送存储有数据的数据收集装置42的位置信息；数据请求部62b，该数据请求部62b基于作为对位置信息请求部62a的请求的应答而从数据收集装置41发送而来的位置信息，向位置信息所表示的数据收集装置42请求发送数据；以及显示控制部62c，该显示控制部62c将因数据收集装置对数据请求部62b的请求的应答而发送的数据显示在显示装置61上，数据收集装置41具有通知部437，该通知部437在由监视装置62请求发送数据的位置信息的情况下，将包含数据的收集小组被分配的数据收集装置42作为数据的位置信息进行通知，数据收集装置42具有提取部438，该提取部438在由监视装置62请求发送数据的情况下，从第二存储部412中提取出所请求的数据，并将读取出的数据发送给监视装置62，因此，即使在将数据分散存储于数据收集装置41～43中的情况下，操作监视装置62的用户无需考虑数据存储在数据收集装置41～43中的哪一个，就能够对数据进行检索或浏览。
另外，在本发明的实施方式1中，数据收集装置41基于图7所示的收集小组模式，对收集小组进行选择，但收集小组模式并不限于图7所示的模式。
例如，在本发明的实施方式1中，小组模式501c以“■□■□”来表示，在这种情况下，收集小组模式503c表示为“■□■”。从传输速度特性方面来看，当将子小组502a与子小组502c所夹住的子小组502b也包括在内，一并读取子小组502a～502c的情况相比，分别读取子小组502a、502c的情况下的传输速度，即读取速度较快时，也可以将收集小组模式503c设为“■■”，即仅读取子小组502a、502c。
此外，也可以在开始进行数据收集时，对读取子小组502a～502c的情况下的传输速度，和分别读取子小组502a、502c的情况下的传输速度进行测量，然后采用任一传输速度较快的方式。
此外，在本发明的实施方式1中，以具备控制装置21～22、以及数据收集装置41～43，且分别经由控制网络52相连接的数据收集系统1为例进行了说明，但并不限于此。对于数据收集装置41～43，也可以分别构成为还具有对数据进行备份的备份装置。
此外，也可以通过执行安装于计算机中的数据收集程序来实现上述实施方式。即，例如可以通过从存储有数据收集程序的记录介质中读取该数据收集程序，并由CPU414执行该数据收集程序，来构成数据收集装置，也可以通过经由通信网络传输、安装该数据收集程序，并由CPU414执行该数据收集程序，来构成数据收集装置。同样地，通过执行数据收集系统程序，来构成数据收集装置41～43以及监视装置62。
标号说明
1…数据收集系统
21～23…控制装置
41…数据收集装置(主数据收集装置)
42～43…数据收集装置
51…上位网络
52…控制网络
61…显示装置
62…监视装置
62a…位置信息请求部
62b…数据请求部
62c…显示控制部
411…第一网卡
411a…计时器
411b…第一存储部
411c…第一存储控制部
411d…发送部
412…第2存储部
413…第二网卡
414，424…CPU
414a～414d…微处理器内核
414e…CPU内核
417…总线
421…第一网卡
421d…同步部
424…CPU
424e…CPU内核
431…小组选择部
432…收集小组分配部
433…计划生成部
434…时间计算部
435…判定部
436…数据读取部
437…通知部
438…提取部
443…计划生成部
工业上的实用性
本发明可适用于收集车间数据的数据收集系统等。

Claims (4)

1.一种数据收集系统，该数据收集系统具备经由网络与控制装置相连接的数据收集装置及主数据收集装置，其特征在于，
所述主数据收集装置包括：
主扫描数据存储部，该主扫描数据存储部对在所述控制装置、所述数据收集装置、以及该主数据收集装置之间扫描传输的数据进行存储；
小组选择部，该小组选择部将所述主扫描数据存储部的存储区域分割成多个小组，并将所述小组的存储区域进一步分割成多个子小组，基于对应于所述数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的所述子小组作为在所述小组内连续读取数据的单位即收集小组，以使得所述数据的读取速度不会下降；
收集小组分配部，该收集小组分配部将由所述小组选择部选择的收集小组分别分配给所述数据收集装置及该主数据收集装置，以分散所述数据收集装置及该主数据收集装置收集所述数据时的负荷；
主计划生成部，该主计划生成部基于由所述收集小组分配部分配给该主数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述主扫描数据存储部中读取所述数据的计划；
主数据读取部，该主数据读取部基于由所述主计划生成部生成的计划，从所述主扫描数据存储部中读取所述数据；以及
主数据存储部，该主数据存储部对由所述主数据读取部读取出的数据进行存储，
所述数据收集装置包括：
扫描数据存储部，该扫描数据存储部对在所述控制装置、该数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据进行存储；
计划生成部，该计划生成部基于由所述收集小组分配部分配给该数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述扫描数据存储部中读取所述数据的计划；
数据读取部，该数据读取部基于由所述计划生成部生成的计划，从所述扫描数据存储部中读取所述数据；以及
数据存储部，该数据存储部对由所述数据读取部读取出的数据进行存储。
2.如权利要求1所述的数据收集系统，其特征在于，
还包括监视装置，该监视装置具有：位置信息请求部，该位置信息请求部向所述主数据收集装置请求发送存储有所述数据的所述数据收集装置的位置信息；
数据请求部，该数据请求部基于作为对所述位置信息请求部的请求的应答而得到的由所述主数据收集装置发送的所述位置信息，向所述位置信息所表示的数据收集装置请求发送所述数据；以及
显示控制部，该显示控制部将因所述数据收集装置对所述数据请求部的请求的应答而发送的数据显示在显示部上，
所述主数据收集装置还具有通知部，该通知部由从所述监视装置请求发送所述数据的位置信息的情况下，将包含所述数据的所述收集小组所分配的所述数据收集装置作为所述数据的位置信息进行通知，
所述数据收集装置还具有提取部，该提取部在由所述监视装置请求发送所述数据的情况下，从所述数据存储部中提取出所请求的所述数据，并将读取出的数据发送给所述监视装置。
3.一种数据收集方法，是利用具备经由网络和控制装置相连接的数据收集装置及主数据收集装置的数据收集系统的数据收集方法，其特征在于，
在所述主数据收集装置中执行以下步骤：
主扫描数据存储步骤，在该主扫描数据存储步骤中，将在所述控制装置、所述数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据存储到主扫描数据存储部；
小组选择步骤，在该小组选择步骤中，将所述主扫描数据存储部的存储区域分割成多个小组，并将所述小组的存储区域进一步分割成多个子小组，基于对应于所述数据的大小的数据传输速度特性，选择分割后的一个以上的所述子小组作为在所述小组内连续读取数据的单位即收集小组，以使得所述数据的读取速度不会下降；
收集小组分配步骤，在该收集小组分配步骤中，将在所述小组选择步骤中选择的收集小组分别分配给所述数据收集装置及该主数据收集装置，以分散所述数据收集装置及该主数据收集装置收集所述数据时的负荷；
主计划生成步骤，在该主计划生成步骤中，基于在所述收集小组分配步骤中分配给所述主数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述主扫描数据存储部中读取所述数据的计划；
主数据读取步骤，在该主数据读取步骤中，基于在所述主计划生成步骤中生成的计划，从所述主扫描数据存储部中读取所述数据；以及
主数据存储步骤，在该主数据存储步骤中，将在所述主数据读取步骤中读取出的数据存储到主数据存储部，
在所述数据收集装置中执行以下步骤：
扫描数据存储步骤，在该扫描数据存储步骤中，将在所述控制装置、所述数据收集装置、以及所述主数据收集装置之间扫描传输的数据存储到扫描数据存储部；
计划生成步骤，在该计划生成步骤中，基于在所述收集小组分配步骤中分配给所述数据收集装置的收集小组的个数、以及收集所述数据的收集周期，生成每单位时间从所述扫描数据存储部中读取所述数据的计划；
数据读取步骤，在该数据读取步骤中，基于在所述计划生成步骤中生成的计划，从所述扫描数据存储部中读取所述数据；以及
数据存储步骤，在该数据存储步骤中，将在所述数据读取步骤中读取出的数据存储到数据存储部。
4.如权利要求3所述的数据收集方法，其特征在于，
所述数据收集系统还具备监视装置，
在所述监视装置中执行以下步骤：
位置信息请求步骤，在该位置信息请求步骤中，向所述主数据收集装置请求发送存储有所述数据的所述数据收集装置的位置信息；
数据请求步骤，在该数据请求步骤中，基于作为对所述位置信息请求步骤的请求的应答而由所述主数据收集装置发送的所述位置信息，向所述位置信息所表示的数据收集装置请求发送所述数据；以及
显示控制步骤，在该显示控制步骤中，将因所述数据收集装置对所述数据请求步骤的请求的应答而发送的数据显示在显示部上，
所述主数据收集装置还执行以下通知步骤，在该通知步骤中，在由所述监视装置请求发送所述数据的位置信息的情况下，将包含所述数据的所述收集小组所分配的所述数据收集装置作为所述数据的位置信息进行通知，
所述数据收集装置还执行以下提取步骤，在该提取步骤中，在由所述监视装置请求发送所述数据的情况下，从所述数据存储部中提取出所请求的所述数据，并将读取出的数据发送给所述监视装置。
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