CN106354093A - 数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，具备：API接口部，其接受API提供的API函数的调用；API控制部，其根据API函数的调用来执行API函数的处理；以及处理时间预测单元，其预测是否在预定时间内完成API函数的执行，在处理时间预测单元预测为在预定时间内不能完成API函数的执行的情况下，API控制部不执行API函数的处理而结束。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别是涉及一种即使在高负载时也能够进行画面更新的数值控制装置。

背景技术

数值控制装置的使命在于，进行电动机的运动控制，以高精度、高速度地对期望的形状进行加工。运动控制包括分析加工程序的任务以及根据分析结果来生成用于使电动机动作的插补数据的任务，在多个任务中对这些设定了高优先级。在三维曲面形状的5轴加工等微小块连续地进行CPU负载重的运转的情况下，程序的分析和生成插补数据的任务变得非常繁忙，因此需要分配较多的时间。其结果，对除此以外的优先级低的任务分配的时间减少。

在数值控制装置中，还存在进行运动控制的控制装置本体以及操作员和数值控制装置用于交换信息的单元即HMI(Human Machine Interface：人机接口)分别通过不同的CPU进行动作的方式的数值控制装置。在该方式中，通常，HMI作为通用OS上的应用程序而动作。控制装置本体具有用于与外部进行数据的交换的应用程序接口装置，该应用程序接口装置通常被称为API。HMI通过API与控制装置本体进行数据的交换。API的规格被公开，因此机械制造商能够生成与本公司的机械对应的独立的HMI作为通用OS上的应用程序。

HMI通过与控制装置本体不同的CPU进行动作，因此即使在进行CPU负载重的运转的情况下，对HMI的任务分配的时间也不会减少。控制装置本体根据来自HMI调用的API的请求，进行准备显示在HMI的画面上的数据等处理。准备这些数据的任务与运动控制的任务相比优先级低。当进行CPU负载重的运转时，受其影响，对准备数据的任务分配的时间减少。其结果，API返回应答的时间变长。

并不限于数值控制装置，当在PC、各种控制装置中CPU的负载加重时，针对画面的更新、操作的应答需要时间。这种状态对操作员带来压力。并且，操作员还担忧PC、装置是否正确地进行动作、是否死机、数值控制装置的情况下的加工是否在正常进行。

为了避免这种状态，提出了一种在CPU负载重时减少显示在画面上的数据量，不使画面的更新频率下降的技术。

例如，在日本特开2009-204477号公报中提出了以下技术：在车载导航装置中，在CPU负载重时简化显示在画面上的信息，降低画面更新频率来减少处理时间。另外，在日本特开2009-217713号公报中提出了以下技术：在由控制装置本体和作为HMI的便携式操作部构成的机器人控制系统中，在便携式操作部的CPU负载重的情况下，通过减少从控制装置本体传送的图像数据量，减少便携式操作部的负担，防止画面更新、操作性变差。在这些以往技术中，都通过减少要处理的数据量来减少HMI的负担，防止画面显示、操作性变差。

在控制装置本体和HMI通过不同的CPU进行动作的数值控制装置的情况下，伴随运转的CPU负载对API的处理时间产生影响。CPU负载对API产生的影响程度根据API而不同，存在受较大影响的API和几乎不受影响的API。若HMI调用进行CPU负载重的运转时受较大影响的API，则直到结束处理为止需要时间。通常，API直到所请求的处理完成为止不返回应答，因此在此期间，HMI无法进行下一处理。另外，无法在预定时间内结束处理的情况下，API返回超时错误并结束，但是在该情况下，也仍然到返回超时错误为止无法进行下一处理。由于无法进行下一处理，因此在此期间画面的更新停滞，即使操作员要想进行操作也需要等待。另外，API由于超时错误而结束，也不通知该超时错误的原因，因此HMI无法判断是否是因为运转负载重。

图4是表示画面显示流程的例子的图。画面显示处理为环构造，依次进行事件的监视(步骤SA01)、显示在画面上的数据的获取以及该数据的显示更新(步骤SA05～步骤SA07)。在到画面更新事件(步骤SA04)时更新画面，在到画面切换事件(步骤SA02)时从当前显示的画面的环离开而执行画面切换处理(步骤SA03)。

在图4示出的流程中示出的显示处理中将数据1～数据N显示在画面上。在此，即使是数据1～数据N获取用的API之一，在受到运转负载的影响的情况下，当API的调用需要时间时，即使正常结束或超时错误，在此期间画面的更新均停止。另外，在此期间也无法进行事件的监视，因此即使存在画面切换请求也无法进行切换。

与此相对，日本特开2009-204477号公报、日本特开2009-217713号公报中的技术均为通过减少要处理的数据量来减轻HMI的CPU负载并继续进行画面更新的技术，未考虑准备数据一侧的CPU负载，并不能成为解决上述问题的手段。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，其考虑准备数据的一侧即控制装置本体的CPU负载，即使在CPU负载重的情况下，也能够在HMI中进行画面的更新。

在本发明中，具有能够根据CPU负载来预测能否在预定时间内结束处理的API(Application Programming Interface：应用程序接口)。另外，提供一种通过该API来获取数据，从而即使在进行CPU负载重的运转时也能够进行画面更新的数值控制装置。

本发明的数值控制装置具备用于获取使用于与HMI有关的处理的数据的API，该数值控制装置具备：负载定义表，其对上述API提供的每个API函数定义保证在预先设定的预定时间内完成基于该API函数的处理的、上述数值控制装置的CPU负载的上限值；A API接口部，其接受上述API提供的API函数的调用；API控制部，其根据上述API函数的调用来执行上述API函数的处理；负载监视单元，其监视上述数值控制装置的CPU的负载；以及处理时间预测单元，其根据与上述API函数的调用有关的信息和由上述负载监视单元监视的当前CPU负载值，参照上述负载定义表，预测上述API函数的执行是否在上述预定时间内完成，在上述处理时间预测单元预测为在上述预定时间内不能完成上述API函数的执行的情况下，上述API控制部不执行上述API函数的处理而结束。

该数值控制装置还具备：HMI控制部，其根据经由上述API获取到的数据，控制画面的显示，在上述处理时间预测单元预测为在上述预定时间内不能完成上述API函数的执行的情况下，上述API控制部将表示高负载的错误代码经由上述API接口部返回给调用源，为了获取显示在画面上的显示项目的数据而调用上述API提供的API函数时返回了表示高负载的错误代码的情况下，上述HMI控制部不对显示画面上的上述显示项目的上述数据进行更新而变更显示属性。

为了获取显示在画面上的显示项目的数据而调用上述API提供的API函数时返回了表示高负载的错误代码的情况下，上述HMI控制部输出表示上述数值控制装置的CPU为高负载且无法更新显示的状态的警告。

根据本发明，在HMI中，关于通过API获取数据需要时间而无法更新的项目，以能够掌握无法更新的项目的方式进行画面显示。因此，将数值控制装置未发生问题这一情况传递给操作员，从而能够期望消除担心是否在加工、机床中发生问题。

附图说明

通过参照附图的以下的实施例的说明，使本发明的上述以及其它目的和特征变得更加明确。

图1是本发明的实施方式中的数值控制装置的概要结构图。

图2是表示本发明的实施方式中的负载定义表的例子的图。

图3是本发明的实施方式中的通过HMI部执行的处理的流程图。

图4是现有技术中的通过HMI部执行的处理的流程图。

具体实施方式

该申请是以2015年7月17日在日本申请的特愿2015-142613号为优先权的申请。日本申请的内容通过参照这些而被组入到本申请的内容中。

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

在本实施方式中，在由通过不同的CPU动作的控制装置本体和HMI构成的数值控制装置中，即使在控制装置本体中进行CPU负载重的运转的情况下，在预定时间内不论正常结束、错误结束地能够结束。此外，在提供能够通知高负载这一情况的API，并通过该API与控制装置本体进行交换的HMI中，即使在控制装置本体的CPU负载重的情况下，也进行画面的更新、切换。

更具体地，监视控制装置本体的CPU负载，在用于与HMI或外部应用程序进行数据的交换的接口即API被调用时，预测是否能够以当前CPU负载的高度在预定时间内对通过该API的调用请求的数据进行应答。然后，在预测为无法应答时，API不进行处理而直接返回高负载的意思的错误并结束。通过设为这样的结构，在控制装置本体为高负载的情况下，针对API调用，立即返回高负载错误应答，因此在HMI、外部应用程序侧，能够进行与应答内容对应的显示画面的更新处理。

图1是表示本实施方式中的数值控制装置的概要结构的图。数值控制装置1具有管理运动控制(motion control)的控制装置本体部10以及用于与操作员交换信息的单元即HMI部20。

控制装置本体部10具备：运动控制部11，其进行电动机的运动控制；作为接口的API 12，其用于与HMI部20、在外部PC 30上进行动作的应用程序31进行数据的交换；负载监视单元15，其从运动控制部获取当前CPU负载；处理时间预测单元16，其预测处理时间；以及负载定义表17，其设置于未图示的存储器上。

运动控制部11是进行数值控制装置1的主要功能即机械的控制的部分。运动控制部11对输入的或从未图示的存储器中读出的加工程序进行分析，根据其分析结果来生成用于使电动机等动作的插补数据，使用该插补数据对成为控制对象的机械进行控制。运动控制部11具备与来自外部的调用对应地返回与机械的控制有关的各种数据的功能。

API 12是用于与HMI部20、在外部PC上动作的应用程序31进行数据的交换的接口，具备控制API调用的处理状况的API控制部13以及作为与外部的接口的API接口部14。

当经由API接口部14接收来自外部的API函数的调用时，API控制部13对后述的处理时间预测单元16指令预测API函数的处理是否在预定时间内完成。在预测为API函数的处理在预定时间内完成的情况下，处理时间预测单元16对运动控制部11等控制装置本体10各部进行指令来执行所调用的API函数的处理。然后，将执行结果和正常结束的代码经由API接口部14返回给调用侧。另一方面，在预测为API函数的处理未在预定时间内完成的情况下，处理时间预测单元16不进行API函数的执行而将作为高负载的错误代码经由API接口部14返回给调用侧。

负载监视单元15对执行运动控制部11的处理的CPU的当前CPU负载进行监视，根据来自处理时间预测单元16的指令输出当前CPU负载。

当从API控制部13与关于API函数调用的信息一起接收预测该API函数的处理时间的指令时，处理时间预测单元16从负载监视单元15接收当前的CPU负载。然后，根据与API函数调用相关的的信息和当前CPU负载以及负载定义表17，预测API函数的处理是否在预定时间内完成。

图2示出了本实施方式的负载定义表17的例子。如图所示，在负载定义表17中，对每个API函数定义了在预定时间内能够对单位数据进行处理的上限的CPU负载。在图2的例子中示出了以下情况：在执行获取刀具坐标数据的API函数的处理的情况下，如果CPU负载为70％以下则在预定时间(例如500ms)以内能够返回刀具坐标数据。对于该预定时间，设定为比API函数调用的超时短的时间，且能够进行HMI部20中的显示更新处理的适当的时间即可。另外，关于在每个API函数的预定时间内能够对单位数据进行处理的上限的CPU负载的值，预先通过实验等计算出而登记到负载定义表17。

处理时间预测单元16将当前的CPU负载与在负载定义表17中定义的API函数处理的上限的CPU负载进行比较。在当前的CPU负载超过API函数处理的上限的CPU负载的情况下，预测为在预定时间内无法完成该API函数中的数据的处理，如果当前的CPU负载未超过API函数处理的上限的CPU负载，则预测为在预定时间内完成处理。然后，将其预测结果通知给API控制部13。

此外，在API函数的调用中请求了获取多个数据的情况下，例如将在负载定义表17中定义的上限的CPU负载设为1.1＾(数据的个数量-1)倍等适当地进行修正之后与当前的CPU负载进行比较即可。

HMI部20是用于与操作员交换信息的单元，具备HMI控制部21、LCD等显示部22、键盘、触摸面板等输入部23。

HMI控制部21进行以下控制：生成表示与数值控制装置1的动作状况、机械控制有关的信息等的显示画面并显示于显示部22。HMI部20经由API 12从控制装置本体部10获取用于生成显示画面所需的各项目的数据。

在通过API 12获取显示在画面上的项目的数据时，在从API 12返回作为高负载的错误代码的情况下，HMI控制部21不进行显示画面上其他项目的显示更新而变更无法更新的项目的显示颜色。另外，在从API 12返回作为高负载的错误代码的情况下，HMI控制部21在显示画面上显示由于是高负载而画面的更新被暂时限制的状态的消息。

图3是通过HMI控制部21执行的画面显示处理的流程图。

●[步骤SB01]HMI控制部21监视基于来自外部的信号等的事件、从输入部23输入的事件。

●[步骤SB02]判断在步骤SB01中是否发生了画面切换事件。在发生了画面切换事件的情况下(是)，进入到步骤SB03，在未发生的情况下(否)，进入到步骤SB04。

●[步骤SB03]结束当前的画面显示，切换为通过画面切换事件指定的画面显示。

●[步骤SB04]判断在步骤SB01中是否发生了画面更新事件。在发生了画面更新事件的情况下(是)，进入到步骤SB05-1，在未发生的情况下(否)，返回至步骤SB01。

●[步骤SB05-1]HMI控制部21在显示于画面的项目数据中调用用于获取数据1的API 12所提供的API函数。

●[步骤SB06-1]判断在步骤SB05-1中调用的API函数是否正常结束。在正常结束的情况下(是)，进入到步骤SB07-1，在未正常结束的情况下(否)，进入到步骤SB08-1。

●[步骤SB07-1]对根据步骤SB05-1的API函数调用得到的数据1进行显示画面的更新。

●[步骤SB08-1]判断从步骤SB05-1的API函数调用返回的错误代码是否为高负载错误的错误代码。为高负载错误的错误代码的情况下(是)，进入到步骤SB09-1，不是的情况下(否)，进入到步骤SB05-2(未图示)。

●[步骤SB09-1]HMI控制部21对显示画面上的数据1的显示进行灰色显示等，切换为表示因CPU的高负载数据1无法被更新的显示。

以下，对于从数据2至数据N，执行步骤SB05-2～步骤SB09-N的处理。

●[步骤SB10]判断在步骤SB05-1至步骤SB09-N的执行中对于API函数调用是否存在返回高负载错误的情况。在存在返回高负载错误的情况下(是)，进入到步骤SB12，在不存在的情况下(否)，进入到步骤SB11。

●[步骤SB11]HMI控制部21删除显示画面上的表示由于高负载而画面的更新暂时被限制的消息，返回至步骤SB01。

●[步骤SB12]HMI控制部21在显示画面上显示表示由于高负载而画面的更新被暂时限制的消息，返回至步骤SB01。

外部PC 30是经由数值控制装置1所具备的通信接口与数值控制装置1连接的通用或专用计算机。在外部PC 30上能够执行机械制造商生成的HMI应用程序31，通过执行HMI应用程序31，能够对未图示的显示部进行数值控制装置1的状态显示等。对于HMI应用程序31的动作，与HMI部20大致相同，因此省略说明。

本实施方式的数值控制装置1具备上述说明的结构，由此在CPU负载高的情况下，也能够保证API 12中的处理在预定时间内结束。因此，在HMI部20或外部PC 30中，在通过API 12获取数据所需要的时间的项目以外进行更新。另外，对于无法更新的项目，改变颜色而进行显示，能够在画面上显示更新被限制的状态的消息。由此，将数值控制装置1有意图地限制画面的更新的情况以及数值控制装置1没有发生问题的情况传递给操作员，能够期望消除是否是加工、机械发生问题这种担心。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不仅限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更，能够以各种方式来实施。

例如，对于因高负载无法更新的项目的显示，在上述中示出了灰色显示的例子，但是可以通过其它颜色进行显示，另外，也可以变更反转、闪烁等显示属性。另外，对于在显示画面上表示由于是高负载而画面的更新被暂时限制的消息，并不仅限于消息，也可以通过警告音、警示灯等来通知。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，具备用于获取使用于与HMI有关的处理的数据的API，该数值控制装置的特征在于，具备：

负载定义表，其对上述API提供的每个API函数定义保证在预先设定的预定时间内完成基于该API函数的处理的、上述数值控制装置的CPU负载的上限值；

API接口部，其接受上述API提供的API函数的调用；

API控制部，其根据上述API函数的调用来执行上述API函数的处理；

负载监视单元，其监视上述数值控制装置的CPU的负载；以及

处理时间预测单元，其根据与上述API函数的调用有关的信息和由上述负载监视单元监视的当前CPU负载值，参照上述负载定义表，预测上述API函数的执行是否在上述预定时间内完成，

在上述处理时间预测单元预测为在上述预定时间内不能完成上述API函数的执行的情况下，上述API控制部不执行上述API函数的处理而结束。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

该数值控制装置还具备：HMI控制部，其根据经由上述API获取到的数据，控制画面的显示，

在上述处理时间预测单元预测为在上述预定时间内不能完成上述API函数的执行的情况下，上述API控制部将表示高负载的错误代码经由上述API接口部返回给调用源，

为了获取显示在画面上的显示项目的数据而调用上述API提供的API函数时返回了表示高负载的错误代码的情况下，上述HMI控制部不对显示画面上的上述显示项目的上述数据进行更新而变更显示属性。

3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，

为了获取显示在画面上的显示项目的数据而调用上述API提供的API函数时返回了表示高负载的错误代码的情况下，上述HMI控制部输出表示上述数值控制装置的CPU为高负载且无法更新显示的状态的警告。