CN112655156A - 信息处理装置 - Google Patents

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CN112655156A CN201980057239.3A CN201980057239A CN112655156A CN 112655156 A CN112655156 A CN 112655156A CN 201980057239 A CN201980057239 A CN 201980057239A CN 112655156 A CN112655156 A CN 112655156A
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Abstract

本发明在经由缆线输入的信号有异常的情况下确定其原因。主机装置(13)包括：获取部(1321)，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及原因判定部(1323)，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。

Description

信息处理装置
技术领域
本发明涉及一种信息处理装置，判定经由缆线输入的信号的异常原因。
背景技术
电气配线的异常检测装置及方法已作为现有技术而为人所知。例如，专利文献1中公开了一种电气配线的异常检测装置及方法，即便是瞬间的断线也能检测出，可将完全断线防止于未然。详细而言，专利文献1所公开的异常检测装置为基于电气配线中流动的电流信号来检测电气配线的异常的、电气配线的异常检测装置。所述异常检测装置包括：噪声检测线圈，配置于电气配线的附近，检测因电气配线的断线而产生的电磁噪声。而且，所述异常检测装置包括：电阻，将由噪声检测线圈所检测到的电磁噪声导致产生的电流转换为电压；以及电磁噪声输出部件，包含波形测量部件，此波形测量部件对表示施加至电阻的电压的时序变化的波形数据进行测量，输出波形数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“日本专利特开2011-112549号公报(2011年6月9日公开)”
发明内容
发明所要解决的问题
但是，如上所述的现有技术为检测电气配线的断线的结构，而非以确定经由电气配线(缆线)输入的信号的异常原因作为前提的结构。因此，如上所述的现有技术中，即便经由缆线输入的信号有异常，也无法确定其原因。因此，可能产生用户无法实行与信号的异常原因对应的措施等问题。
本发明的一实施例的目的在于实现一种信息处理装置，在经由缆线输入的信号有异常的情况下，可确定其原因。
解决问题的技术手段
为了解决所述问题，本发明的一实施例的信息处理装置包括：获取部，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及原因判定部，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
而且，本发明的一实施例的信息处理装置的控制方法包括：获取步骤，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及原因判定步骤，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
发明的效果
根据本发明的一实施例，用户可实行与信号的异常原因对应的措施。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式的主机装置的结构的框图。
图2为表示适用本发明的实施方式的主机装置的主从控制系统的一例的图。
图3为表示适用本发明的实施方式的主机装置的主从控制系统的另一例的图。
图4为表示本发明的实施方式的从机装置的结构的一例的框图。
图5为表示本发明的实施方式的PHY部的结构的一例的框图。
图6为表示信号品质的一例的图。(a)为表示正常状态的信号的SQI值的变动的一例的图。(b)为表示包含由机械因素所致的噪声的信号的SQI值的变动的一例的图。(c)为表示包含由电气噪声引起的噪声的信号的SQI值的变动的一例的图。
图7的(a)及(b)为表示本发明的实施方式的主机装置执行的、信号所含的噪声的原因判定处理的流程的一例的流程图。
具体实施方式
〔实施方式〕
以下，基于附图对本发明的一方面的实施方式(以下也表述为“本实施方式”)进行说明。
§1适用例
图2为表示适用本实施方式的主机装置13(信息处理装置)的主从控制系统1的一例的图。首先，使用图2对主机装置13的适用例的概要进行说明。如图2所示，主机装置13包含于主从控制系统1。
主机装置13从主从控制系统1所含的从机装置11获取经由缆线输入至从机装置11的信号的信号品质。主机装置13在信号品质差(信号包含噪声)的情况下，根据所获取的信号品质的变动，判定信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。信号品质的变动的频率和/或变化幅度视噪声的原因是由机械因素所致还是由电气噪声所致而不同。
根据所述结构，主机装置13可根据所述信号的信号品质的变动，判定主从控制系统1的信号的异常原因。因此，用户可采取与所判定的噪声的原因相应的对策。即，用户可适当应对经由缆线输入的信号的异常。
§2结构例
(主从控制系统1)
主从控制系统1为实现工厂中的制造步骤的自动化的系统。作为一例，如图2所示，主从控制系统1包含从机装置11、信号中继装置12、主机装置13、显示输入装置14等。主从控制系统1中，通过在连接主机装置13与从机装置11的网络上依次转送数据帧，从而在两装置之间收发数据。图2所示的示例中，在信号中继装置12的通信下游侧，从机装置11形成的通信路径分支为多个。
图3为表示适用本实施方式的主机装置13的主从控制系统1的另一例的图。图3所示的示例中，在信号中继装置12的通信下游侧，主从控制系统1所含的从机装置11确立一个环状的路径。
(从机装置11)
从机装置11按照主机装置13的控制来执行与制造步骤有关的一个或多个功能。从机装置11经由网络与主机装置13通信，在主机装置13的控制下控制外部装置16的驱动。从机装置11作为用于在主机装置13与外部装置16之间收发数据的中继装置发挥功能。
图4为表示本实施方式的从机装置11的结构的一例的框图。如图4所示，从机装置11包括PHY部110及外部装置控制部111。
(PHY部110)
PHY部110为用于与靠近主机装置13的一侧(通信上流侧)的从机装置11及远离主机装置13的一侧(通信下游侧)的从机装置11进行通信的通信部。例如，PHY部110为表示进行通信的物理层的元件执行的功能的功能块。
图5为表示本实施方式的PHY部110的结构的一例的框图。如图5所示，PHY部110包括信号品质计算部1101。信号品质计算部1101算出经由缆线输入至PHY部110的信号的信号品质。
信号品质计算部1101例如算出表示信号所含的噪声的水平的指标。所述指标例如也可为信号质量指示(Signal Quality Indicator，SQI)的值。信号品质计算部1101将表示所算出的信号品质的信号经由其他从机装置11、信号中继装置12等输出至主机装置13。
(外部装置控制部111)
外部装置控制部111在主机装置13的控制下控制外部装置16的驱动。外部装置16为制造装置或检查装置等机器。外部装置16例如可为传感器(温度传感器、光传感器等)、开关(按钮开关、限位开关、压力开关等)那样的输入机器，或也可为致动器、继电器、电磁阀等那样的输出机器。主从控制系统1中，主机装置13经由从机装置11进行外部装置16的动作控制及外部装置16的输出数据的接收。
(信号中继装置12)
信号中继装置12为在包含主机装置13等的上位网络与从机装置11之间中继数据的中继装置。信号中继装置12例如为集线装置(集线器)。信号中继装置12也可谓经由上位总线、也就是上位通信网络而与主机装置13连接的从机装置。
(主机装置13)
主机装置13为总括控制主从控制系统1总体的控制装置，例如为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。主机装置13在主从控制系统1中作为信号中继装置12及从机装置11的主机装置而运行。在主机装置13，也可如图2所示，经由连接缆线等而连接有显示输入装置14等。
图1为表示本实施方式的主机装置13的结构的框图。如图1所示，主机装置13包括通信部131、控制部132及存储部133。
(通信部131)
通信部131经由信号中继装置12与从机装置11进行通信。本实施方式中，尤其自从机装置11接收表示从机装置11所算出的信号品质的信号。通信部131将所接收的信号品质输出至获取部1321。
而且，通信部131按照判定结果输出控制部1324的指示，将表示异常判定部1322及原因判定部1323进行的判定的结果的信号、表示信号品质的信号等输出至显示输入装置14。
(控制部132)
控制部132包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)等，根据信息处理来进行各结构元件的控制。控制部132包括获取部1321、异常判定部1322、原因判定部1323及判定结果输出控制部1324。
(获取部1321)
获取部1321从通信部131获取表示从机装置11所算出的信号品质的信号。获取部1321将此表示信号品质的信号输出至异常判定部1322。
(异常判定部1322)
异常判定部1322根据所述信号品质的变动来判定输入至从机装置11的信号是否有异常。
图6为表示信号品质的变动的一例的图。纵轴表示噪声水平，横轴表示时间。图6的(a)为表示正常状态的信号的SQI值的变动的一例的图。图6的(b)为表示包含由机械因素所致的噪声的信号的SQI值的变动的一例的图。例如，机械因素中包含机械振动、缆线的断线等。
此处，所谓所述机械振动，是指缆线与机器的电连接不完全的状态的情况下产生的、导致噪声混入缆线内的信号的机械振动。
图6的(b)为表示在缆线的一部分有断线(缆线未完全断线)的情况下的信号的SQI值的变动的一例的图。图6的(c)为表示包含由电气噪声所致的噪声的信号的SQI值的一例的图。
所谓所述电气噪声，为施加至缆线而混入缆线内的信号的电气噪声。例如，所述电气噪声为从设置于缆线附近的电子机器在空气中传播而混入缆线内的信号的电磁波噪声。而且，作为其他电气噪声，也可举出由伺服机构产生而混入缆线内的信号的传导噪声。所述传导噪声混入缆线内的信号，可能使输入所述信号的机器产生误动作。电气噪声也可表现为外部噪声。
图6的(a)所示的示例中，正常状态的信号中，SQI值未自噪声水平1发生变动。SQI值表示信号所含的噪声的程度。SQI值低的情况下，信号所含的噪声少。而且，SQI值高的情况下，信号所含的噪声多。此外，正常状态的信号的噪声水平视缆线的长度等主从控制系统1的结构而变化。例如，若缆线的长度变长，则有正常状态的信号的噪声水平变高的倾向。
在SQI值有变动的情况下，异常判定部1322判定为所述信号有异常。若异常判定部1322判定为所述信号有异常，则将表示所述信号品质的信号输出至原因判定部1323。
而且，异常判定部1322若判定为所述信号无异常，则将表示无异常的信号及表示所述信号品质的信号输出至判定结果输出控制部。
(原因判定部1323)
原因判定部1323根据信号品质的变动，判定输入至从机装置11的信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
而且，原因判定部1323也可根据信号品质的变动的频率及信号品质的变动的振幅的至少任一者来进行所述判定。例如，原因判定部1323也可对所获取的信号表示的信号品质的时序数据进行傅里叶转换(Fast Fourier Transformation，FFT)，对频率成分进行分析而用于所述判定。
例如，如图6的(b)及(c)所示，机械因素对信号品质的变动造成的影响与电气噪声对信号品质的变动造成的影响相比，显示以下倾向。
1：与受到电气噪声影响的情况相比，受到机械因素影响的信号的信号品质的变动的频率更低。
2：与受到电气噪声影响的情况相比，受到机械因素影响的信号的信号品质的变动的振幅更小。
对信号品质的变动的振幅加以详细说明。图6的(b)所示的示例中，对于受到机械因素影响的信号的SQI值而言，噪声水平2成为基准值，在噪声水平2～3之间变动。
而且，图6的(c)所示的示例中，受到电气噪声影响的信号的SQI值在噪声水平1～6之间变动。受到电气噪声影响的信号的SQI值的变动的振幅有较受到机械因素影响的信号的SQI值的变动的振幅更大的倾向。
例如，原因判定部1323也可根据信号品质的变动的振幅是否超过规定的阈值，来判定信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
根据所述结构，可适当地判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
而且，原因判定部1323也可在信号品质的变动的频率为规定的值以下的情况下，判定为信号所含的噪声的原因是由机械因素所致。进而，原因判定部1323也可在信号品质的变动的频率高于规定的值的情况下，判定为信号所含的噪声的原因是由电气噪声所致。
受到机械因素影响的信号的信号品质以几毫秒(msec)的时间单位变动，受到电气噪声影响的信号的信号品质以几微秒(μsec)的时间单位变动。因此，作为所述规定的值，可举出频率1kHz等为例。
而且，原因判定部1323也可在规定的噪声水平(例如噪声水平2)以上持续规定的期间(例如1msec)以上的情况下，判定为信号所含的噪声的原因是由机械因素所致。此外，关于成为原因判定部1323判定噪声的原因的基准的、所述规定的噪声水平及规定的期间，为可根据缆线的长度等主从控制系统1的结构而适当设定的值。
即，原因判定部1323在所获取的信号品质的变动以msec的单位变动的情况下，判定为信号所含的噪声的原因是由机械因素所致。而且，原因判定部1323在所获取的信号品质的变动以μsec的单位变动的情况下，判定为信号所含的噪声的原因是由电气噪声所致。
此处，成为所述判定的基准的规定的频率的值、规定的噪声水平、规定的期间作为判定信息1331而保存于存储部133。
根据所述结构，可适当地判定信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
而且，原因判定部1323也可基于信号品质的变动与规定的图案的类似度，来进行所述判定。
此处，所谓规定的图案，为受到机械因素影响的信号品质的变动图案及受到电气噪声影响的信号品质的变动图案。例如，所谓变动图案，为噪声水平的高低、规定的噪声水平的持续时间等图案。所述变动图案作为判定信息1331而保存于存储部133。
即，根据所述结构，原因判定部1323通过信号品质的变动与规定的图案的图案匹配而求出类似度。原因判定部1323可将与类似度更高的(更为类似的)、类似的规定的图案对应的原因判定为噪声的原因。
而且，原因判定部1323也可参照与噪声的多个原因各自对应的规定的图案来进行所述判定。
例如，所谓所述噪声的多个原因，为机械因素及电气噪声。
此处，所述规定的图案作为判定信息1331保存于存储部133。
根据所述结构，可详细地判定噪声的原因。因此，用户可采取与所判定的噪声的原因相应的对策。
而且，原因判定部1323将表示判定结果的信号及表示所述信号品质的信号输出至判定结果输出控制部。
(判定结果输出控制部1324)
判定结果输出控制部1324将异常判定部1322及原因判定部1323的判定结果以及表示信号品质的信号经由通信部131输出至显示输入装置14。
(存储部133)
存储部133例如为快闪存储器(flash memory)、固态驱动器(solid state drive)等辅助存储装置，存储所述判定信息1331等。
(显示输入装置14)
显示输入装置14例如为触摸屏式显示输入装置。主从控制系统1的用户可经由显示输入装置14操作主机装置13，或在显示输入装置14确认主从控制系统1的动作状态。本实施方式中，尤其显示输入装置14显示主机装置13的判定结果、输入至从机装置11的信号品质等。
此外，所述实施方式中，对下述结构进行了说明，即：从机装置11算出经由缆线输入的信号的信号品质，将此所算出的信号品质输出至主机装置13。作为其他结构，例如信号中继装置12也可包括与所述信号品质计算部1101相同的结构，信号中继装置12将所算出的信号品质输出至主机装置13。
而且，主从控制系统1的外部的服务器装置也可接收表示信号品质的信号，进行所述主机装置13进行的、信号所含的噪声的原因判定处理。详细而言，作为所述外部的服务器装置，可为连接于主机装置13的服务器装置，也可为云服务器装置。
§3动作例
(主机装置13的处理流程例：信号所含的噪声的原因判定处理)
图7为表示主机装置13执行的处理流程的一例的流程图。图7的(a)为表示主机装置13执行的判定处理的流程的概要的一例的流程图。图7的(b)为表示异常判定部1322执行的信号所含的噪声的原因判定处理的流程的一例的流程图。如图7的(a)所示，获取部1321获取表示输入至从机装置11的信号的信号品质的信号(S1：获取步骤)。接下来，异常判定部1322判定输入至从机装置11的信号是否有异常(S2)。在输入至从机装置11的信号有异常的情况下(S2中为是(YES))，原因判定部1323进行以下判定。原因判定部1323判定输入至从机装置11的信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致(S3：原因判定步骤)。接下来，判定结果输出控制部1324将S3中进行的判定结果输出至显示输入装置14(S4)，处理结束。此外，在输入至从机装置11的信号无异常的情况下(S2中为否(NO))，判定结果输出控制部1324将S2中进行的判定结果输出至显示输入装置14(S4)，处理结束。
接下来，使用图7的(b)，对异常判定部1322执行的信号所含的噪声的原因判定处理(S3)的流程的一例进行说明。如图7的(b)所示，异常判定部1322判定所获取的信号品质的变动的频率是否为规定的值以下(S31)。在所获取的信号品质的变动的频率为规定的值以下的情况下(S31中为是(YES))，异常判定部1322判定为信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，处理接下来进入S4。而且，在所获取的信号品质的变动的频率超过规定的值的情况下(S31中为否(NO))，异常判定部1322判定为信号所含的噪声的原因是由电气噪声所致，处理接下来进入S4。
此外，所述例中，对异常判定部1322根据信号品质的变动的频率来判定信号所含的噪声的原因的示例进行了说明。作为其他例，异常判定部1322也可根据信号品质的变动的振幅的大小、信号品质的变动的频率及振幅的大小的图案等来判定信号所含的噪声的原因。
〔借由软件的实现例〕
主机装置13的控制块(特别是获取部1321、异常判定部1322、原因判定部1323及判定结果输出控制部1324)及从机装置11的信号品质计算部1101既可借由形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可借由软件来实现。
后者的情况下，主机装置13及从机装置11包括计算机，此计算机执行作为实现各功能的软件的、程序的命令。所述计算机例如包括一个以上的处理器，并且包括存储有所述程序的计算机可读取的记录介质。而且，所述计算机中，通过所述处理器从所述记录介质读取所述程序并执行，从而达成本发明的目的。作为所述处理器，例如可使用CPU。作为所述记录介质，除了“非暂时性的有形介质”、例如ROM等以外，还可使用带、光盘、卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。而且，也可还包括展开所述程序的RAM等。而且，所述程序也可经由可传送此程序的任意的传送介质(通信网络或广播波等)而提供给所述计算机。另外，本发明的一实施例也可由通过电子传送使所述程序具现化的、嵌埋于载波的数据信号的形态实现。
本发明不限定于上文所述的各实施方式，可在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合所得的实施方式也包含于本发明的技术范围。
[附注事项]
本发明的一实施例可如以下那样表现。
本发明的一实施例的信息处理装置包括：获取部，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及原因判定部，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
而且，本发明的一实施例的信息处理装置的控制方法包括：获取步骤，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及原因判定步骤，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
根据所述结构，可根据输入的信号的信号品质的变动来判定信号的异常的原因。因此，用户可采取与所判定的噪声的原因相应的对策。即，用户可适当地应对经由缆线输入的信号的异常。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述原因判定部根据所述信号品质的变动的频率及所述信号品质的变动的振幅的至少任一者来进行所述判定。
例如，机械因素对信号品质的变动造成的影响与电气噪声对信号品质的变动造成的影响相比，显示以下倾向。
1：与受到电气噪声影响的情况相比，受到机械因素影响的信号的信号品质的变动的频率更低。
2：与受到电气噪声影响的情况相比，受到机械因素影响的信号的信号品质的变动的振幅更小。
因此，根据所述结构，可适当地判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述原因判定部在所述信号品质的变动的频率为规定的值以下的情况下，判定为所述信号所含的所述噪声的原因是由机械因素所致，在所述信号品质的变动的频率高于规定的值的情况下，判定为所述信号所含的所述噪声的原因是由电气噪声所致。
如上文所述，与受到电气噪声影响的情况相比，受到机械因素影响的信号的信号品质的变动的频率更低。因此，根据所述结构，可适当地判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述原因判定部基于所述信号品质的变动与规定的图案的类似度来进行所述判定。
此处，所谓规定的图案，例如为受到机械因素影响的信号品质的变动图案、受到电气噪声影响的信号品质的变动图案等。即，根据所述结构，原因判定部可通过信号品质的变动与规定的图案的图案匹配，将与类似的规定的图案对应的原因判定为信号所含的噪声的原因。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述原因判定部参照与所述噪声的多个原因各自对应的规定的图案来进行所述判定。
此处，所谓所述噪声的多个原因，例如为机械因素及电气噪声。根据所述结构，可判定噪声的原因。因此，用户可采取与所判定的噪声的原因相应的对策。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述获取部获取表示所述信号所含的噪声的水平的指标作为所述信号品质。
此处，所谓表示信号所含的噪声的水平的指标，为信号质量指示(SQI)的值等。根据所述结构，可实现根据所述指标的变动来判定信号的异常原因的信息处理装置。
本发明的一实施例的信息处理装置也可为，所述获取部获取主从控制系统中输入至从机装置的信号的信号品质。
根据所述结构，可判定主从控制系统的输入信号的噪声的原因。
符号的说明
1：主从控制系统
13：主机装置(信息处理装置)
1321：获取部
1323：原因判定部

Claims (8)

1.一种信息处理装置，包括：
获取部，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及
原因判定部，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述原因判定部根据所述信号品质的变动的频率及所述信号品质的变动的振幅的至少任一者来进行所述判定。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，
所述原因判定部在所述信号品质的变动的频率为规定的值以下的情况下，判定为所述信号所含的所述噪声的原因是由机械因素所致，
在所述信号品质的变动的频率高于规定的值的情况下，判定为所述信号所含的所述噪声的原因是由电气噪声所致。
4.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其中，
所述原因判定部基于所述信号品质的变动与规定的图案的类似度来进行所述判定。
5.根据权利要求4所述的信息处理装置，其中，
所述原因判定部参照与所述噪声的多个原因各自对应的规定的图案来进行所述判定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的信息处理装置，其中，
所述获取部获取表示所述信号所含的噪声的水平的指标作为所述信号品质。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的信息处理装置，其中，
所述获取部获取主从控制系统中输入至从机装置的信号的信号品质。
8.一种信息处理装置的控制方法，包括：
获取步骤，获取经由缆线输入的信号的信号品质；以及
原因判定步骤，进行原因判定，即，根据所述信号品质的变动，判定所述信号所含的噪声的原因是由机械因素所致，还是由电气噪声所致。
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