CN116134391A - 控制系统 - Google Patents

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Abstract

控制系统(1)通过控制装置(100)与显示该控制装置(100)的动作状态的显示终端(200)进行双向通信而构成，具有：处理时间管理部(162、262)，其测量从对方侧接收到的数据的处理所花费的时间，并且从对方侧取得发送到对方侧的数据在对方侧的处理时间并进行管理；以及拥塞控制部(164、264)，其根据由处理时间管理部(162、262)管理的、在对方侧的数据的处理时间，调整向对方侧的每单位时间的数据发送量。

Description

控制系统
技术领域
本发明涉及控制系统，尤其涉及在制造现场进行的双向通信中具有最佳的拥塞控制功能的控制系统。
背景技术
在设置有机床等工业机械的制造现场，将工业机械与网络连接，经由该网络进行数据的收发。例如，用于管理工业机械的动作的显示终端经由网络从工业机械逐次取得警报状态、轴位置、负载信息等，并显示在画面上。操作员能够一边观察显示终端的画面显示，一边管理工业机械是否正常动作(例如，专利文献1等)。
在工业机械以及其他计算机之间进行通信的情况下，例如利用WebSocket等双向通信协议。在WebSocket中，能够在TCP(Transmission Control Protocol：传输控制协议)上低成本地实现双向通信。在TCP中，存在拥塞控制、慢启动这样的以不超过接收侧的接收缓冲器的容量的方式交换数据包的机制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-45681号公报
发明内容
发明要解决的课题
在双向通信中，发送侧能够向接收侧持续输送数据。因此，若以超过接收侧的数据的处理速度的速度持续输送数据，则在接收侧接收到的数据的处理完成之前会不断蓄积下一个数据。并且，有时会因该原因而陷入拥塞状态。
一般情况下，在数据包未正常到达的情况下进行TCP的拥塞控制，因此，在数据包正常到达的情况下，无法进行数据的发送量等的限制。因此，在上述那样的、数据包到达接收侧但数据的处理跟不上的情况下等，TCP的拥塞控制无法应对。
例如，考虑将发送侧的工业机械中的工具等的坐标值发送到接收侧的显示终端，在显示终端侧显示工业机械的图像来管理工具的位置的情况。此时，在发送侧的工业机械向接收侧的显示终端持续发送工具等的坐标值时，若基于由接收侧的显示终端接收到的数据的显示图像的制作处理跟不上而成为拥塞状态，则实际的工具的位置与在显示终端上显示的工具的位置产生偏离。若工具的位置从实际的工具的位置起偏离地显示，则会产生观察显示终端的操作员根据偏离的显示而进行错误的操作等，非常危险。
因此，要求能够在双向通信中进行考虑了数据的处理状况等的拥塞控制的技术。
用于解决课题的手段
本发明的一方式是一种控制系统，通过控制装置与显示该控制装置的动作状态的显示终端进行双向通信而构成，所述控制系统具有：处理时间管理部，其测量从对方侧接收到的数据的处理所花费的时间，并且从对方侧取得发送到对方侧的数据在对方侧的处理时间并进行管理；以及拥塞控制部，其根据由所述处理时间管理部管理的、在对方侧的数据的处理时间，调整向对方侧的每单位时间的数据发送量。
本发明的其他方式是一种与显示终端进行双向通信的控制装置，所述显示终端显示所述控制装置的动作状态，所述控制装置具有：处理时间管理部，其测量从所述显示终端接收到的数据的处理所花费的时间，并且从所述显示终端取得发送到所述显示终端的数据在所述显示终端中的处理时间并进行管理；以及拥塞控制部，其根据由所述处理时间管理部管理的、发送到所述显示终端的数据在所述显示终端中的数据的处理时间，调整向所述显示终端的每单位时间的数据发送量。
根据本发明的一方式，在双向通信中，数据的发送侧能够考虑数据的在接收侧的数据的处理时间，进行适合于当前的数据处理状况的拥塞控制。
附图说明
图1是一实施方式的控制系统的概略硬件结构图。
图2是第一实施方式的控制系统的概略功能框图。
图3是第一实施方式的一变形例的控制系统的概略功能框图。
图4是第二实施方式的控制系统的概略功能框图。
具体实施方式
以下，与附图一起对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的一实施方式的控制系统的主要部分的概略硬件结构图。本发明的控制系统1构成为例如控制工业机械的控制装置100与显示从该控制装置100取得的信息的显示终端200经由有线/无线的网络5连接。控制装置100控制的工业机械可以是机床、注射成形机、放电加工机等对工件进行加工的机械，另外，也可以是机器人、搬运机等机械。显示终端200可以显示从1台控制装置100发送的信息，例如也可以像雾计算机、主计算机、制造监视装置等那样，从多个控制装置100接收信息，同时或切换显示从这些多个控制装置100接收到的信息。
本实施方式的控制装置100具有的CPU101是对控制装置100进行整体控制的处理器。CPU101经由总线112读出储存在ROM102中的系统程序，按照该系统程序控制控制装置100整体。在RAM103中临时储存临时的计算数据、显示数据、以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器104例如由通过未图示的电池而被备份的存储器、SSD(SolidState Drive：固态硬盘)等构成。即使控制装置100的电源断开，写入到非易失性存储器104的数据也保持存储状态。在非易失性存储器104中存储有经由接口105从外部设备122读入的数据、控制用程序、经由输入装置121输入的数据、控制用程序、从工业机械取得的各数据、从显示终端200取得的各数据、从雾计算机、云服务器等上位系统取得的各数据等。存储在非易失性存储器104中的数据、程序可以在执行时/使用时在RAM103中展开。另外，在ROM102中预先写入有公知的解析程序等各种系统程序。
接口105是用于将控制装置100的CPU101和USB装置等外部设备122连接的接口。能够从外部设备122侧读入例如用于控制工业机械的控制用程序、各参数等。另外，在控制装置100内进行了编辑的控制用程序、各参数等能够经由外部设备122存储在外部存储单元中，或经由网络5向显示终端200、雾计算机、云服务器等其他计算机发送。
PMC(可编程机床控制器)106通过内置于控制装置100的时序程序经由I/O单元107向工业机械以及该工业机械的周边装置(例如，工具更换装置、机器人等致动器、安装于工业机械的传感器等)输出信号，控制周边装置。另外，PMC106接受装备在工业机械的主体的操作盘的各种开关、周边装置等的信号，在进行了必要的信号处理后，传递给CPU101。
读入到存储器上的各数据、作为执行了控制用程序、系统程序等的结果而得到的数据等经由接口108输出并显示在显示装置120。另外，由键盘、指示设备等构成的输入装置121经由接口109将基于作业者的操作的指令、数据等传递给CPU101。
接口111是用于将控制装置100的CPU101与有线或无线网络5连接的接口。网络5与显示终端200、雾计算机、云服务器等连接。在控制装置100与显示终端200、雾计算机、云服务器等之间，经由网络5相互进行数据的交换。
另一方面，本实施方式的显示终端200具有的CPU201是对显示终端200进行整体控制的处理器。CPU201经由总线212读出储存在ROM202中的系统程序，按照该系统程序控制显示终端200整体。在RAM203中临时储存临时的计算数据、显示数据、以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器204例如由通过未图示的电池而被备份的存储器、SSD(SolidState Drive：固态硬盘)等构成。即使显示终端200的电源断开，写入到非易失性存储器204的数据也保持存储状态。在非易失性存储器204中存储经由输入装置221输入的数据、从控制装置100取得的各数据、从雾计算机、云服务器等上位系统取得的各数据等。存储在非易失性存储器204中的数据、程序可以在执行时/使用时在RAM203中展开。另外，在ROM202中预先写入有公知的解析程序等各种系统程序。
读入到存储器上的各数据、作为执行了系统程序等的结果而得到的数据等经由接口208输出并显示于显示装置220。另外，由键盘、指示设备等构成的输入装置221经由接口209将基于作业者的操作的指令、数据等传递给CPU201。
接口211是用于将显示终端200的CPU201和有线或无线网络5连接的接口。网络5与控制装置100、雾计算机、云服务器等连接。在显示终端200与控制装置100、雾计算机、云服务器等之间，经由网络5相互进行数据的交换。
用于控制工业机械具有的轴的轴控制电路130接受来自CPU101的轴的移动指令量，将轴的指令输出到伺服放大器140。伺服放大器140接受该指令，驱动使工业机械具有的轴移动的伺服电动机150。轴的伺服电动机150内置有位置和速度检测器，将来自该位置和速度检测器的位置和速度反馈信号反馈给轴控制电路130，进行位置和速度的反馈控制。此外，在图1的硬件结构图中只是逐个地示出了轴控制电路130、伺服放大器140、伺服电动机150，而实际上准备了与成为控制对象的工业机械具有的轴的数量对应的数量。例如，在控制一般的机床的情况下，准备了使工件相对于安装有工具的主轴向直线3轴(X轴、Y轴、Z轴)方向相对移动的3组轴控制电路130、伺服放大器140、伺服电动机150。
图2是将本发明的第一实施方式的控制系统1具有的功能作为概略的框图而示出的图。通过构成图1所示的控制系统1的控制装置100具有的CPU101以及显示终端200具有的CPU201分别执行系统程序，控制控制装置100以及显示终端200的各部的动作，由此实现本实施方式的控制系统1具有的各功能。
构成本实施方式的控制系统1的控制装置100具有：控制部152、显示部154、输入部156、处理时间管理部162、拥塞控制部164、数据发送部166、以及数据接收部168。另外，在RAM103至非易失性存储器104上预先存储有用于控制由伺服电动机150驱动的工业机械300的动作的控制用程序158。
控制部152通过执行图1所示的控制装置100具有的CPU101从ROM102读出的系统程序，主要进行基于CPU101的使用了RAM103、非易失性存储器104的运算处理、使用了轴控制电路130、PMC106的工业机械300的各部的控制处理而由此被实现。控制部152对控制用程序158的程序块进行解析，根据该解析结果来控制工业机械300及其周边装置。控制部152例如在控制用程序158的程序块进行指令使工业机械300的各轴驱动的情况下，按照程序块的指令生成移动指令数据，输出到伺服电动机150。另外，控制部152例如在控制用程序158的程序块进行指令使安装在工业机械300的搬运机械、传感器等周边装置进行动作的情况下，生成使该周边装置进行动作的规定的信号，并输出到PMC16。另一方面，控制部152取得伺服电动机150的位置反馈值、速度反馈值、由传感器等测定出的负载信息等。
显示部154及输入部156通过执行图1所示的控制装置100具有的CPU101从ROM102读出的系统程序，主要进行基于CPU101的使用了RAM103、非易失性存储器104的运算处理、使用了接口108、109的输入输出处理而由此被实现。显示部154从控制部152取得控制涉及的信息，显示于显示装置120。另外，输入部156受理来自输入装置121的操作员的操作，向控制部152输出。
处理时间管理部162通过执行图1所示的控制装置100具有的CPU101从ROM102读出的系统程序，主要进行CPU101的使用了RAM103、非易失性存储器104的运算处理而由此被实现。处理时间管理部162管理从控制装置100发送的数据的显示终端200上的处理时间。处理时间管理部162经由数据接收部168接收从控制装置100发送的数据在显示终端200上的处理时间。并且，根据接收到的各数据的处理时间，计算从控制装置100发送的数据在显示终端200上的每单位时间的数据处理量Dpn2。处理时间管理部162将计算出的每单位时间处理的数据处理量Dpn2输出到拥塞控制部164。
另外，处理时间管理部162针对从显示终端200发送来的各数据，测量控制装置100上的处理时间，经由拥塞控制部164、数据发送部166将该测量出的处理时间发送到显示终端200。
拥塞控制部164通过执行图1所示的控制装置100具有的CPU101从ROM102读出的系统程序，主要进行基于CPU101的使用了RAM103、非易失性存储器104的运算处理而由此被实现。拥塞控制部164一边对发送到显示终端200的数据的每单位时间的数据发送量进行控制，一边经由数据发送部166将数据发送到显示终端200。拥塞控制部164例如根据来自控制部152的指令、来自显示终端200的数据发送请求，将由控制部152取得的伺服电动机150的位置信息、负载信息等发送到显示终端200。拥塞控制部164在控制装置100开始动作的初始阶段，将针对显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1设为预先设定的值(比较小的值)。并且，在不超过每单位时间的数据量Dsn1的范围内，将成为发送对象的数据经由数据发送部166发送到显示终端200。
拥塞控制部164根据从处理时间管理部162输入的、在显示终端200中的每单位时间处理的数据处理量Dpn2，对发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量进行控制。拥塞控制部164例如将从当前的控制装置100发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1与显示终端200中的每单位时间处理的数据处理量Dpn2进行比较。
并且，在显示终端200中的每单位时间处理的数据处理量Dpn2比从控制装置100发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1大的情况下，使从控制装置100发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1增加。另一方面，在显示终端200中的每单位时间处理的数据处理量Dpn2比从控制装置100发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1小的情况下，使从控制装置100发送到显示终端200的每单位时间的数据发送量Dsn1减少。拥塞控制部164可以考虑预先决定的规定的安全裕度值来对Dsn1和Dpn2进行比较。
数据发送部166及数据接收部168通过执行图1所示的控制装置100所具有的CPU101从ROM102读出的系统程序，主要进行基于CPU101的使用了RAM103、非易失性存储器104的运算处理、使用了接口111的输入输出处理而由此被实现。数据发送部166根据来自拥塞控制部164的命令向显示终端200发送数据。另外，数据接收部168将从显示终端200接收到的数据传递给处理时间管理部162。
构成本实施方式的控制系统1的显示终端200具有：数据处理部252、显示部254、输入部256、处理时间管理部262、拥塞控制部264、数据发送部266、以及数据接收部268。
数据处理部252通过执行图1所示的显示终端200所具有的CPU201从ROM202读出的系统程序，主要进行基于CPU201的使用了RAM203、非易失性存储器204的运算处理而由此被实现。数据处理部252进行根据从控制装置100发送来的数据的信息处理。数据处理部252例如可以根据从控制装置100发送来的数据，来制作针对显示终端200的显示用的数据。数据处理部252例如可以进行根据从控制装置100发送来的数据的统计处理。
显示部254及输入部256通过执行图1所示的显示终端200所具有的CPU201从ROM202读出的系统程序，主要进行基于CPU201的使用了RAM203、非易失性存储器204的运算处理、使用了接口208、209的输入输出处理而由此被实现。显示部254将由数据处理部处理后的数据显示于显示装置120。另外，输入部256受理来自输入装置221的操作员的操作，输出到数据处理部252。
处理时间管理部262通过执行图1所示的显示终端200所具有的CPU201从ROM202读出的系统程序，主要进行基于CPU201的使用了RAM203、非易失性存储器204的运算处理而由此被实现。处理时间管理部262管理从显示终端200发送的数据在控制装置100上的处理时间。处理时间管理部262经由数据接收部268接收从显示终端200发送的数据在控制装置100上的处理时间。并且，根据接收到的各数据的处理时间，计算从显示终端200发送的数据在控制装置100上的每单位时间的数据处理量Dpn1。处理时间管理部262将计算出的每单位时间处理的数据处理量Dpn1输出到拥塞控制部264。
另外，处理时间管理部262针对从控制装置100发送来的各数据，测量在显示终端200上的处理时间，经由拥塞控制部264、数据发送部266发送到控制装置100。
拥塞控制部264通过执行图1所示的显示终端200所具有的CPU201从ROM202读出的系统程序，主要进行基于CPU201的使用了RAM203、非易失性存储器204的运算处理而由此被实现。拥塞控制部264一边对发送到控制装置100的数据的每单位时间的发送量进行控制，一边经由数据发送部266将数据发送到控制装置100。拥塞控制部264例如根据来自数据处理部252的指令、来自控制装置100的数据发送请求，将数据处理部252的数据发送请求等发送到控制装置100。拥塞控制部264在显示终端200开始动作的初始阶段，将针对控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2设为预先设定的值(比较小的值)。并且，在不超过每单位时间的数据发送量Dsn2的范围内，将成为发送对象的数据经由数据发送部266发送到控制装置100。
拥塞控制部264根据从处理时间管理部262输入的、控制装置100中的每单位时间处理的数据处理量Dpn1，对发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量进行控制。拥塞控制部264例如将从当前的显示终端200发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2与控制装置100中的每单位时间处理的数据处理量Dpn1进行比较。并且，在控制装置100中的每单位时间处理的数据处理量Dpn1比从显示终端200发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2大的情况下，使从显示终端200发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2增加。另一方面，在控制装置100中的每单位时间处理的数据处理量Dpn1比从显示终端200发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2小的情况下，使从显示终端200发送到控制装置100的每单位时间的数据发送量Dsn2减少。拥塞控制部264可以考虑预先决定的规定的安全裕度值来对Dsn2和Dpn1进行比较。
数据发送部266及数据接收部268通过执行图1所示的显示终端200具有的CPU201从ROM202读出的系统程序，主要进行基于CPU201的使用了RAM203、非易失性存储器204的运算处理、使用了接口211的输入输出处理而由此被实现。数据发送部266根据来自拥塞控制部264的指令将数据发送到控制装置100。另外，数据接收部268将从控制装置100接收到的数据传递给处理时间管理部262。
在具有上述的结构的控制系统1中，在双向通信中，数据的发送侧能够考虑数据的在接收侧的数据的处理时间，进行适合于当前的数据处理状况的拥塞控制。特别是，在从控制装置100向显示终端200逐次发送数据并进行显示的情况下等，在当前时间点在控制装置100中取得的数据与在显示终端200的显示装置220中显示的数据的偏离变少，因此，作业者能够安全地进行作业。
作为本实施方式的控制系统1的一变形例，控制装置100以及显示终端200可以具有在数据的发送量少的状况下用于监视对方侧的数据处理状况的结构。例如，如图3所例示，在控制装置100、显示终端200分别设置虚拟数据生成部170、270。虚拟数据生成部170、270例如定期地生成规定的数据，对处理时间管理部162进行指令以便将生成的数据发送给对方侧。通过设置这样的结构，即使在控制装置100与显示终端200之间几乎不进行数据的收发的状态下，也能够监视对方侧的数据处理状况，设定与该数据处理状况对应的发送到对方侧的每单位时间的数据发送量Dsn1、Dsn2。
在上述的变形例中，例如，在存在控制装置100未进行基于操作员的监视的状态的情况下、为了监视控制装置100而操作员需要登录的情况下等，有效地进行动作。在这样的控制装置100中，在操作员未登录的状态下，不从控制装置100对显示终端200输送控制部152取得的数据。因此，在这样的状态下，处理时间管理部162、262无法管理对方的数据处理的状态，拥塞控制部164、264无法设定适当的每单位时间的数据发送量Dsn1、Dsn2。但是，虚拟数据生成部170、270在规定的定时发送虚拟数据，从对方侧接收其处理时间，由此，能够始终维持适当的每单位时间的数据发送量Dsn1、Dsn2。
图4是将第二实施方式的控制装置100’具有的功能作为概略的框图而示出的图。本实施方式的控制装置100’将构成第一实施方式的控制系统1的显示终端200作为显示部200’通过组装的方式安装于控制装置100。控制装置100’的各部与显示部200’经由用于进行规定的双向通信的接口(未图示)进行数据的交换。这样，即使在将显示部与控制装置构成为一体型的情况下，本发明的各功能也适当地进行动作。
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不仅限于上述的实施方式的例子，能够通过施加适当的变更而以各种方式实施。
附图标记说明
1 控制系统
5 网络
100 控制装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 非易失性存储器
105、108、109、111 接口
106 PMC
107 I/O单元
112 总线
120 显示装置
121 输入装置
122 外部设备
130 轴控制电路
140 伺服放大器
150 伺服电动机
152 控制部
154 显示部
156 输入部
158 控制用程序
162 处理时间管理部
164 拥塞控制部
166 数据发送部
168 数据接收部
170 虚拟数据生成部
200 显示终端
201 CPU
202 ROM
203 RAM
204 非易失性存储器
208、209、211 接口
212 总线
220 显示装置
221 输入装置
252 数据处理部
254 显示部
256 输入部
262 处理时间管理部
264 拥塞控制部
266 数据发送部
268 数据接收部
270 虚拟数据生成部
300 工业机械

Claims (4)

1.一种通过控制装置与显示该控制装置的动作状态的显示终端进行双向通信而构成的控制系统，其特征在于，所述控制系统具有：
处理时间管理部，其测量从对方侧接收到的数据的处理所花费的时间，并且从对方侧取得发送到对方侧的数据在对方侧的处理时间并进行管理；以及
拥塞控制部，其根据由所述处理时间管理部管理的、在对方侧的数据的处理时间，调整向对方侧的每单位时间的数据发送量。
2.一种与显示终端进行双向通信的控制装置，其特征在于，
所述显示终端显示所述控制装置的动作状态，
所述控制装置具有：
处理时间管理部，其测量从所述显示终端接收到的数据的处理所花费的时间，并且从所述显示终端取得发送到所述显示终端的数据在所述显示终端中的处理时间并进行管理；以及
拥塞控制部，其根据由所述处理时间管理部管理的、发送到所述显示终端的数据在所述显示终端中的数据的处理时间，调整向所述显示终端的每单位时间的数据发送量。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述控制系统具有：虚拟数据生成部，其定期地生成规定的虚拟数据，对所述处理时间管理部进行指令以便将生成的数据发送到对方侧。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具有：虚拟数据生成部，其定期地生成规定的虚拟数据，对所述处理时间管理部进行指令以便将生成的数据发送到所述显示终端。
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