JP2012181784A - 分散型制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】
端末通信手段同士の通信を、上位の通信手段の仲介に依らず独立して実行させることにより、通信応答時間を短縮することが可能な分散型制御システムを提供する。
【解決手段】
端末通信手段１２０は、端末通信応答制御手段１２２と通信応答制御実行条件格納手段１６０と通信応答データ格納手段１６１を備え、端末通信応答制御手段１２２は、通信応答制御実行条件格納手段１６０に格納される条件にしたがって、通信応答データ格納手段１６１に格納される情報を他の端末通信手段１２０へ送信する。これらの格納手段の情報を中央通信手段１１０によりネットワークを介して設定し、予め格納しておくことにより、端末通信手段１２０同士の通信をホストコンピュータ１００，中央通信手段１１０，および上位の端末通信手段１２０の処理と独立して実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の制御対象を分散処理により制御する分散型制御システムに係り、特に複数の駆動軸制御データ信号と入出力データ信号を一つの伝送路に多重化して省配線化した分散型制御システムの改良に関する。

分散型制御システムは、システムの制御全体を管理するホストコンピュータと、簡易な制御機能を搭載し、接続される各種駆動軸（アクチェーター）、入出力機器等の制御を自律して行う端末通信手段と、分散した端末通信手段の制御を管理するための通信機能を搭載し、ホストコンピュータに接続される中央通信手段によって構成され、中央通信手段と複数の端末通信手段を通信線で接続し、ネットワークを構成することにより利用される。
従来、分散配置された複数の駆動軸や入出力機器とホストコンピュータとの制御信号の入出力は、ホストコンピュータに各機器を直接接続することにより行われ、多くの配線を必要とした。

また、ホストコンピュータが全ての制御処理を実行するために駆動軸や入出力機器の接続数が膨大になると制御応答性能が著しく悪化するという問題点があった。

上記問題を解消するために、ホストコンピュータの制御処理負荷を端末通信手段に分散させ、省配線のためにマルチドロップやデイジーチェーンなどで構成したネットワークに制御情報を時分割し、信号を多重化し、通信によりホストコンピュータがシステム全体の制御管理を行う分散制御システムが利用されるようになった。

このような分散制御システムは、自動車，工作機械，チップマウンタ等の産業機械のように制御対象機器の数量や種類が多く、機器の配置が分散しやすい分野で主に利用されている。例えば特許文献１には、産業機械の一つであるチップマウンタに関して、分散制御システムを適用する例が開示されている。

特開２００６−８０５７５号公報

近年、このような産業機械では生産スループット向上の要求が著しく、分散型制御システムの応答性能の向上や制御対象機器の増加の要求も高まっている。

しかしながら従来の分散型制御システムでは、通信による分散した制御機器同士の連動した制御の応答性や連動した制御の頻度が増加し、ホストコンピュータへの通信の集中や制御処理の集中による遅延時間の増加が、高速化の妨げになるという問題がある。

このような問題の解決方法として、通信信号を高速化させることが考えられるが、ネットワーク全体に過剰な通信速度が必要となるため、ネットワークの対ノイズ性能を低下し、また電子デバイスも高スルーレートに対応するためにコストが増大するという課題が生じ、前記特許文献１のチップマウンタにおいてもこのような課題をも避けることは難しかった。

本発明は以上述べた従来システムの課題に鑑みてなされたもので、その主な目的とするところは、通信応答時間による遅延を軽減することで、増加する制御対象機器に対しても応答性能に優れた分散型制御システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、通信性能の使用率をシステム開発ないし利用者に提示することで、要求性能を保証するネットワークを容易に構成可能な分散型制御システムを提供することにある。

前記主な目的を達成するための本発明の特徴は、１つ以上の通信ポート、および中央通信制御手段を有する中央通信手段と、１つの上流側通信ポート、２つ以上の下流側通信ポート、識別番号設定手段、入出力制御手段、駆動軸制御手段、端末状態遷移制御手段、および端末通信制御手段を有する複数個の端末通信手段とを備え、前記端末通信手段の上流側通信ポートは、前記中央通信手段の通信ポートまたは前記複数の端末通信手段におけるいずれかの他の端末通信手段の下流側通信ポートに接続され、前記中央通信手段と前記複数の端末通信手段が前記入出力制御手段と前記駆動軸制御手段の少なくとも１つに接続された機器を分散制御する分散型制御システムにおいて、前記中央通信手段は、前記端末通信手段における通信応答実行条件の設定情報を格納する通信応答実行条件設定情報格納手段と、前記端末通信手段から他の端末通信手段へ送信される通信応答データの設定情報を格納する通信応答データ設定情報格納手段を備え、前記端末通信手段は、前記中央通信手段から送信さる自分宛の通信応答実行条件を格納する通信応答制御実行条件格納手段と、前記中央通信手段から送信さる自分宛の通信応答データを格納する通信応答データ格納手段と、前記下流側通信ポートに受信される通信データと前記通信応答制御実行条件格納手段の通信応答実行条件とに応じて、前記通信応答データ格納手段に格納された通信応答データを他の端末通信手段に送信する端末通信応答制御手段とを備えることにより、中央通信手段から端末通信手段に設定情報を予め格納することで、端末通信手段同士の通信応答制御を可能にし、通信応答時間を軽減したところにある。

前記他の目的を達成するための本発明の特徴は、更にホストコンピュータを設け、端末通信手段同士の通信による応答時間とネットワーク全体における通信性能の使用率等をシステム利用者に提示することで、分散型制御システムの構築を容易にしたところにある。

本発明はさらに、前記中央通信手段への通信応答実行条件および通信応答データの設定を当該ホストコンピュータから設定可能にすること、更には端末通信手段における通信応答実行結果を上位手段に周期的に送信する構成等についても提案するが、これらについては以下に述べる発明の実施の形態で明らかにする。

本発明によれば、過剰な通信速度を必要とせずに、増加する制御対象機器に対しても応答性能に優れた分散型制御システムを実現することができ、更には増加する端末通信手段の通信性能を保証する分散型制御システムを容易に構成することが可能となる。

本発明の一実施例に係る分散型制御システムの全体構成を示す図である。 本実施例のネットワーク通信に用いるパケット形式の例を説明する図である。 本実施例の通信応答制御実行条件格納手段の詳細と格納方法を説明する図である。 本実施例の通信応答データ格納手段の詳細と格納方法を説明する図である。 本実施例の通信周期設定情報格納手段の構成と格納方法を説明する図である。 本実施例の通信応答制御の処理手順について説明する状態遷移図である。 本実施例の通信応答制御の処理手順について説明する状態遷移図である。 本実施例におけるアプリケーションの画面表示例と機能について説明する図である。 本発明をチップマウンタ装置に適用した場合の一実施例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図示する一実施例を参照して説明する。尚、本実施例においては、中央通信手段の各種情報をホストコンピュータから設定するように構成し、端末通信手段における通信応答実行結果をホストコンピュータまで送信するように構成しているが、本発明はこれに限るものではない。

また、以下の実施例において、「通信応答制御実行条件」とは下流側通信ポートより受信された通信データの内容に応じて、他の端末通信手段へ通信応答データを送信する通信応答制御の実行条件、「通信応答データ」とは予め中央通信手段から端末通信手段に設定され、端末通信手段から他の端末通信手段へ送信される応答データ、「通信応答制御」とは下流側通信ポートより受信された通信データの内容に応じて、他の端末通信手段への通信データを応答制御する端末通信手段との間における制御、を言うものとする。

図１は本発明の一実施例に係る分散型制御システムの構成図である。なお、図中に点線で拡大表示した端末通信手段１２０はその詳細な構成を示す。

本実施例における分散型制御システムは、ホストコンピュータ１００と、中央通信手段１１０と、複数の端末通信手段１２０とから構成される。
ホストコンピュータ１００は、ソフトウェア１０１と、映像出力手段１０２と、情報入力手段１０３とを備える。

中央通信手段１１０は、ホストコンピュータインターフェース手段１４０と、通信ポート１３０と、中央通信応答制御手段１１２と、通信データ格納手段１１３と、通信応答実行条件設定情報格納手段１１４と、通信応答データ設定情報格納手段１１５と、通信応答実行結果格納手段１１６と、通信周期設定情報格納手段１１７と、中央通信制御手段１１１とを備える。

端末通信手段１２０は、上流側通信ポート１３１と、下流側通信ポート１３２ａ、１３２ｂと、入出力ポート１４１と、駆動軸インターフェース手段１４２と、端末端末通信応答制御手段１２２、識別番号設定手段１２３と、入出力制御手段１２４、駆動軸制御手段１２５、端末状態遷移制御手段１２６と、通信周期設定手段１２７と、通信周期制御手段１２８、端末通信制御手段１２１とを備える。

端末通信手段１２０の上流側通信ポート１３１は、それぞれ中央通信手段１１０の通信ポート１３０、または端末通信手段１２０のうちの他の端末通信手段１２０における下流側通信ポート１３２ａもしくは下流側通信ポート１３２ｂと接続される。また、端末通信手段１２０の入出力ポート１４１の先には複数の端末通信手段１２０毎に異なる制御対象、例えば、リミットスイッチ、ソレノイドアクチュエータ等のＩ／Ｏ機器が接続され、駆動軸インターフェース手段１４２の先には複数の端末通信手段１２０毎に異なる制御対象、例えば、サーボモータ、パルスモータ等が接続される。

次に、本実施例におけるホストコンピュータ１００の動作を説明する。
ホストコンピュータ１００は、中央通信手段１１０のホストコンピュータインターフェース手段１４０を介した中央通信手段１１０の各格納手段の情報の格納と、情報の参照を主に行う。

ホストコンピュータ１００は、あとに示す方法に従って設定される通信応答制御を実行するための判定情報からなる通信応答実行条件設定情報を、中央通信手段１１０の通信応答実行条件設定情報格納手段１１４に格納する。

また、ホストコンピュータ１００は、あとに示す方法に従って設定される通信応答制御により端末通信手段１２０に送信される通信データからなる通信応答データ設定情報を、中央通信手段１１０の通信応答データ設定情報格納手段１１５に格納する。

さらに、ホストコンピュータ１００は、端末通信手段１２０の通信応答制御の実行内容と実行回数からなる通信応答実行結果情報を通信応答実行結果格納手段１１６を参照することにより、端末通信手段１２０の通信応答制御の実行結果を確認する。
さらに、ホストコンピュータ１００は、あとに示す方法に従って設定される通信応答制御実行情報の通信間隔を設定するための通信周期設定情報を、中央通信手段１１０の通信周期格納手段１１７に格納する。
さらに、ホストコンピュータ１００は、各端末通信手段１２０の入出力ポート１４１の出力値である出力データと、駆動軸制御手段１２５への制御情報または設定情報である駆動軸制御設定情報を中央通信手段１１０の通信データ格納手段１１２に格納し、通信ポート１３０を介して転送される各端末通信手段１２０の入力データと、駆動軸制御手段１２５から出力される接続駆動軸の位置情報やアラーム情報である駆動軸状態情報とを、通信データ格納手段を参照し確認する。

次に、本実施例における中央通信手段１１０の動作を説明する。
中央通信手段１１０は、ホストコンピュータインターフェース手段１４０を介したホストコンピュータ１００とのデータの送受信と、中央通信制御手段１１１により制御される、通信ポート１３０を介した各端末通信手段１２０とのデータの送受信を行う。

中央通信制御手段１１１は、中央通信手段１１０の各格納手段を参照し、格納手段に格納された情報と、端末通信手段１２０毎に各端末通信手段１２０に設定される個別でかつ重複しない識別番号を組み合わせたパケットを作成し、そのパケットを通信信号に変換して通信ポート１３０から出力する動作と、通信ポート１３０を介して転送される端末通信手段１２０の識別番号と端末通信手段１２０の入力情報や制御状態情報等を組み合わせたパケットの情報を、そのパケットに格納される識別番号に対応した中央通信手段１２０の各格納手段に格納する動作を行う。

中央通信制御手段１１１は、通信応答実行条件設定情報格納手段１１４に各端末通信手段１２０の通信応答制御実行条件設定情報を基に通信応答制御実行条件設定パケットを作成し、通信ポート１３０を介して各端末通信手段１２０に送信する。また、中央通信制御手段１１１は、通信応答データ設定情報格納手段１１５に各端末通信手段１２０の通信応答データ設定情報を基に通信応答データ設定パケットを作成し、通信ポート１３０を介して各端末通信手段１２０に送信する。

さらに、中央通信制御手段１１１は、通信ポート１３０を介して転送される、端末通信手段１２０の通信応答制御実行結果情報を格納した通信応答制御実行結果パケットの情報を、そのパケットに格納される識別番号に対応した通信応答実行結果格納手段１１６に格納する。

さらに、中央通信制御手段１１１は、通信周期設定情報格納手段１１７に各端末通信手段１２０の通信周期設定情報を基に通信周期設定パケットを作成し、通信ポート１３０を介して各端末通信手段１２０に送信する。

また、中央通信制御手段１１１は、通信データ格納手段１１３に格納される出力データを基に出力ポート情報パケットを、駆動軸制御設定情報を基に駆動軸制御設定パケットを作成し、通信ポート１３０を介して各端末通信手段１２０に送信し、通信ポート１３０を介して転送される、端末通信手段１２０の入出力ポート１４１からの入力値を格納した入力データパケット、および駆動軸制御手段１２５から出力される駆動軸状態情報を格納した駆動軸状態パケットの情報を、そのパケットの識別番号に対応した通信データ格納手段１１３に格納する。

次に、本実施例における端末通信手段１２０の動作を説明する。
端末通信手段１２０は、端末通信制御手段１２１により、入出力制御手段１２４と、入出力ポート１４１を介した接続機器とのデータの送受信と、駆動軸制御手段１２５との制御情報の送信および駆動軸状態情報の受信と、上流側通信ポート１３１を介した中央通信手段１１０、または他の端末通信手段１２０とのデータの送受信と、下流側通信ポート１３２ａ、または下流側通信ポート１３２ｂを介した他の端末通信手段１２０とのデータの送受信を行う。

端末通信制御手段１２１は、上流側通信ポート１３１から入力されるパケットが通信応答制御実行条件設定パケットである場合、そのパケットの識別番号情報が識別番号設定手段１２３で設定される識別番号と一致するなら、通信応答実行条件格納手段１６０に通信応答実行条件を格納し、一致しないなら、下流側通信ポート１３２ａ、および下流側通信ポート１３２ｂに上流側通信ポート１３１から入力された前記パケットを送信する。

また、端末通信制御手段１２１は、上流側通信ポート１３１から入力されるパケットが通信応答データ設定パケットである場合、そのパケットの識別番号情報が識別番号設定手段１２３で設定される識別番号と一致するなら、通信応答データ格納手段１６０に通信応答データを格納し、一致しないなら、下流側通信ポート１３２ａ、および下流側通信ポート１３２ｂに、上流側通信ポート１３１から入力された前記パケットを送信する。

さらに、端末通信制御手段１２１は、上流側通信ポート１３１から入力されるパケットが通信周期設定パケットである場合、そのパケットの識別番号情報が識別番号設定手段１２３で設定される識別番号と一致するなら、通信周期設定手段１１６により前記通信周期設定パケットに格納された通信周期情報を設定し、一致しないなら、下流側通信ポート１３２ａ、および下流側通信ポート１３２ｂに、上流側通信ポート１３１から入力された前記パケットを送信する。

さらに、端末通信制御手段１２１は、上流側通信ポート１３１から入力されるパケットが出力データパケットで、そのパケットの識別番号情報が識別番号設定手段１２３で設定される識別番号と一致するなら、入出力制御手段１２４に出力データを転送し、一致しないなら、下流側通信ポート１３２ａ、および下流側通信ポート１３２ｂに、上流側通信ポート１３１から入力された前記パケットを送信する。

さらに、端末通信制御手段１２１は、上流側通信ポート１３１から入力されるパケットが駆動軸制御設定パケットで、そのパケットの識別番号情報が識別番号設定手段１２３で設定される識別番号と一致するなら、駆動軸制御手段１２５に出力データを転送し、一致しないなら、下流側通信ポート１３２ａ、および下流側通信ポート１３２ｂに、上流側通信ポート１３１から入力された前記パケットを送信する。

また、端末通信制御手段１２１は、入出力ポート１４１からの入力値が変化したならば、その入力値と、識別番号設定手段１２３で設定される識別番号とを組み合わせた入力データパケットを上流側ポート１３１に送信し、入力値に変更がない間は一定の通信周期により、入力データパケットを上流側ポート１３１に送信する。

また、端末通信制御手段１２１は、駆動軸制御手段１２５から駆動軸状態情報が入力
されると、その入力値と、識別番号設定手段１２３で設定される識別番号とを組み合わせた駆動軸状態情報パケットを上流側ポート１３１に送信する。
また、端末通信制御手段１２１は、端末状態遷移制御手段１２６から、予め定められた入出力制御手段１２４と駆動軸制御手段１２５の制御処理の状態遷移の番号である端末制御状態遷移情報が入力されると、その入力値と、端末状態遷移制御手段１２６で設定される識別番号とを組み合わせた駆動軸状態情報パケットを上流側ポート１３１に送信する。

また、端末通信制御手段１２１は、下流側通信ポート１３２ａもしくは下流側通信ポート１３２ｂからパケットが入力された場合、端末通信応答制御手段１２２の通信応答制御が行われた場合には、通信応答制御実行結果情報を通信周期制御手段１２８の周期に従って、上流側通信ポート１３１より中央通信手段に１１０、または、他の端末通信手段１２０に送信し、端末通信応答制御手段１２２の通信応答制御が行われなかった場合には、下流側通信ポート１３２ａもしくは下流側通信ポート１３２ｂから入力された前記パケットを上流側通信ポート１３１より中央通信手段１１０、または、他の端末通信手段１２０に送信する。

端末通信手段１２０の端末遷移状態制御手段１２６は、予め定められた入出力制御手段１２４と駆動軸制御手段１２５の制御処理の状態遷移を管理し、端末通信手段１２０の不正な制御を防ぐ。また端末遷移状態制御手段１２６は、現在の制御状態遷移情報を一定の周期で端末通信制御手段１２１に出力する。

また、端末通信手段１２０の通信周期制御手段１２８は、通信周期設定手段１２７に設定された通信周期にしたがって、端末通信制御手段１２１に送信指示を与える。

図２はデータの通信に用いるパケットの形式を示したものである。パケットの形式は、データ部２００と、パケットの種別を示すパケット種別部２０１と、端末通信手段１２０の識別番号を示す識別番号部２０２から構成される。

データ部２００は、出力データや、駆動軸制御設定情報などの端末通信手段１２０の制御情報や、通信応答実行条件設定情報や、通信応答データ設定情報などの端末通信手段１２０への設定情報が格納される。

パケット種別部２０１は、例えば、出力データパケットのときに“１０”、駆動軸制御設定情報のときに“２０”などのパケットの種類ごとに一意の値が与えられ、パケットのデータ部の内容を識別するために用いられる。

識別番号部２０２は、中央通信手段１１０から端末通信手段１２０にパケットを送信する場合には、送信先の端末通信手段１２０に設定される識別番号が格納され、端末通信手段１２０から中央通信手段１１０にパケットを送信する場合には、送信元の端末通信手段１２０自身に設定された識別番号が格納される。

図３は端末通信手段１２０の通信応答制御実行条件格納手段１６０の詳細な構成と各格納情報の例について示したものである。
通信応答制御実行条件格納手段１６０は、実行有効情報格納手段３００と、第一の実行条件格納手段３１０と、実行条件成立情報格納手段３２０と、第二の実行条件格納手段３３０から構成される。

通信有効情報格納手段３００は、端末通信手段１２０の識別番号ごとに通信応答制御実行の“１（有効）”，“０（無効）”の情報を１つずつ格納する。第一の実行条件格納手段３１０は、通信応答制御実行有効情報格納部３１１と、実行条件格納部３１２と、パケット種別格納部３１３と、識別番号格納部３１４から構成され、各端末通信手段１２０の識別番号ごとに複数の実行条件を格納する。

通信応答制御実行有効情報格納部３１１は、同じ格納番号の実行条件による通信応答制御の“１（有効）”，“０（無効）”の情報が格納される。実行条件格納部３１２は、制御応答制御の実行条件のために用いる条件データと、条件データと入力パケットのデータによる条件判断のための演算情報、例えば“１（条件データ＞パケットデータ）”“２（条件データ＜パケットデータ）”が格納される。

パケット種別格納部３１３は、通信応答制御を行う入力パケットの種別を格納する。通信条件成立情報格納手段３２０は、前記第一の実行条件格納手段３１０に格納される通信応答制御の実行条件判定の結果である “１（成立）”，“０（不成立）”の情報を実行条件格納手段３１０の格納番号と対応するように格納する。

第二の実行条件格納手段３３０は、通信応答データ参照番号格納部３３１と、実行条件成立情報参照番号格納部３３２から構成される。通信応答データ参照番号格納部３３１は、実行条件成立情報参照番号格納部３３２に基づく実行判定により、通信応答制御が実行されたときに他の端末通信手段１２０に送信をする通信応答データを、通信応答データ格納手段１６１から参照するための番号を複数格納する。

また、通信応答データ参照番号格納部３３１は、格納情報が未設定の場合“０”が格納され、通信応答制御処理では使用されない。

実行条件成立情報参照番号格納部３３２は、通信条件成立情報格納手段３２０の参照番号を格納し、端末通信手段１２０の端末通信応答制御手段１２２は、格納された参照番号を基に実行条件成立情報を参照し、全ての実行条件が成立している場合に、通信応答データ参照番号格納部３３１の通信応答データ参照番号を基づく通信応答制御を行う。また、実行条件成立情報参照番号格納部３３２は、格納情報が未設定の場合“０”が格納され、通信応答制御処理では使用されない。

図４は、端末通信手段１２０の通信応答データ格納手段１６１の詳細な構成と各格納情報の例について示したものである。通信応答データ格納手段１６１は、通信応答データ格納部４００、パケット種別情報格納部４０１、識別番号格納部４０２から構成される。

通信応答データ格納部４００は、通信応答制御により送信される端末通信手段１２０の入出力ポート１４１の出力値である出力データや、駆動軸制御設定情報等が格納される。
パケット種別情報４０１は、通信応答データに対応する通信応答データ用のパケット種別番号が格納される。識別番号格納部４０２は、通信応答データの送り先となる端末通信手段１２０の識別番号が格納される。

図５は中央通信手段１１０の通信周期設定情報格納手段１１７の構成と各格納情報の例を示したものである。
通信周期設定情報格納手段１１７は、通信周期設定情報格納部５００から構成され、端末通信手段１２０に設定された識別番号ごとに１つの通信周期設定情報を格納する。

また通信周期設定情報格納手段１１７は、格納される通信周期情報が未設定の場合“０”が格納され、中央通信手段１１０の中央通信性制御手段１１１は、“０”が格納された通信周期設定情報を端末通信手段１２０に送信しない。

図６は端末通信手段１２０の端末通信応答制御手段１２２が行う通信応答制御の処理内容のうち、通信応答実行条件の判定方法を状態遷移図で示したものである。
まず、端末通信応答制御手段１２２は、端末通信手段１２０の下流側通信ポート１３２ａ、１３２ｂのいずれか１つよりパケットを受信すると処理を開始する（処理６００）。
次に、端末通信応答制御手段１２２は、端末通信手段１２０の下流側ポート１３２ａ、１３２ｂより受信した前記パケットに格納される識別番号に対応した実行有効情報を、通信応答制御実行条件格納手段１６０の実行有効情報格納手段３００より参照し、設定値が“１（有効）”である場合、次の処理状態（処理６０２）に遷移し、設定値が“０（無効）”である場合、処理の待機状態に遷移する（処理６０１）。

次に、端末通信応答制御手段１２２は、端末通信手段１２０の下流側ポート１３２ａ、１３２ｂより受信した前記パケットに格納される識別番号に対応した全ての第一の実行条件を通信応答制御実行条件格納手段１６０の第一の実行条件格納手段３１０より参照し、その第一の実行条件を基に判定処理を行う。この結果、第一の実行条件を満たすものが１つでもあった場合、次の処理状態（処理６０３）に遷移し、第一の実行条件を満たすものが１つもなかった場合、処理の待機状態に遷移する（処理６０２）。

次に、端末通信応答制御手段１２２は、処理６０２で第一の実行条件を満たす第一の実行条件格納手段３１０の格納番号に対応した実行条件成立情報格納手段３２０の情報を“１（成立）”に更新し、処理の待機状態に遷移する（処理６０３）。

図７は端末通信手段１２０の端末通信応答制御手段１２２が行う通信応答制御の処理内容のうち、いくつかの通信応答実行条件の同時成立を判定し、通信応答データを他の端末通信手段１２０に送信する方法を処理状態遷移図で示したものである。なお、前述の通信応答実行条件の判定方法の処理とは並列に動作を行う。

まず、端末通信応答制御手段１２２は、実行条件成立情報格納手段３２０の情報が更新されると処理を開始する（処理７００）。

次に、端末通信応答制御手段１２２は、第二の実行条件格納手段３３０の格納番号１（先頭）の情報を読み出し、そのうち格納された全ての実行条件成立情報参照番号３３２を基に実行条件成立情報格納手段３２０を参照する。このとき参照した実行条件成立情報が全て“１（成立）”の場合、通信応答データの送信開始（処理７０２）に遷移し、参照した実行条件成立情報のうち１つでも“０（不成立）”がある場合、処理７０６に遷移する。

次に、端末通信応答制御手段１２２は、通信応答データを送信させるために次の処理状態（処理７０３）に遷移する。

次に、端末通信応答制御手段１２２は、第二の実行条件格納手段３３０に格納された通信応答データ参照番号３３１を読み出し、全ての通信応答データ参照番号を基に通信応答データ格納手段４００を参照し、パケットを作成し、下流側通信ポート１３２ａ、１３２ｂに送信する。このとき端末通信手段１２０の通信周期設定手段１２７に通信周期の設定がある場合、処理７０４に遷移し、通信周期の設定がない場合処理７０５に遷移する（処理７０３）。

端末通信応答制御手段１２２は、第二の通信応答制御実行結果情報を更新し、処理７０６に遷移する（処理７０４）。端末通信応答制御手段１２２は、第一の通信応答制御実行結果情報を端末通信手段１２０の上流側通信ポート１３１に送信し、処理７０６に遷移する（処理７０５）。

端末通信応答制御手段１２２は、第二の実行条件格納手段３３０の格納情報を全て参照した場合、処理の待機状態に遷移し、第二の実行条件格納手段３３０の格納情報を全て参照していない場合、処理７０７に遷移する（処理７０６）。端末通信応答制御手段１２２は、第二の実行条件格納手段３３０の参照先を次の格納番号に設定し、処理７０１に遷移し、再度第二の実行条件格納手段３３０を参照する（処理７０１）。

以上により、端末通信応答制御手段１２２は通信応答制御を実行する。

図８は、ホストコンピュータ１００より、システム利用者が映像出力手段１０２と、情報入力手段１０３を用いて、優先順位番号とネットワーク接続形態を最適化し、設定する際に利用するＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インタフェース）による制御システム設計支援ソフトウェア８００の表示画面の一例である。

制御システム設計支援ソフトウェア８００は、通信情報表示部８０１と、ネットワーク接続形態表示部８０２と、通信応答制御設定表示部８０３と、プロセス表示部８０４と、設定ボタン８０５、中央通信手段ネットワーク性能使用率表示部８５０、ネットワーク性能使用率表示部８５１から構成される。

通信情報表示部８０１は、識別番号表示部８１０と、駆動軸情報表示部８１１と、入出力情報表示部８１２と、通信性能表示部８１３から構成され、システム利用者は駆動軸情報表示部８１１により各端末通信手段１２０に接続される駆動軸の制御状態、入出力情報表示部８１２により各端末通信手段１２０の入出力ポート１４１の入出力データ、通信性能表示部８１３により各端末通信手段１２０の通信応答速度や通信周期をそれぞれ参照できる。

ネットワーク接続形態表示部８０２は、中央通信手段シンボル８２０と、上流側通信ポートシンボル８２４と、下流側ポートシンボル８２５ａ、８２５ｂと、を備えた端末通信手段シンボル８２１と、接続状態シンボル８２２と、通信応答送受信対象ハイライト８２６と、通信応答制御通信方向表示８２７から構成される。

また、ネットワーク接続形態表示部８０２は、端末通信手段シンボル８２１の上流通信ポートシンボル８２４と、中央通信手段シンボル８２０の通信ポートシンボル８２３とをつなぎ、または上流通信ポートシンボル８２４と別の端末通信手段シンボル８２１の下流通信ポートシンボル８２５ａまたは８２５ｂのいずれかと接続状態シンボル８２２でつなぐことにより、ソフトウェア上にネットワーク構成を表示する。

さらに、ネットワーク接続形態表示部８０２は、通信応答送受信対象ハイライト８２６により、通信応答制御設定表示部８０３の制御応答制御設定値に対応した、送信元、送信先となる端末通信手段１２０を視覚的に提示し、通信応答制御通信方向表示８２７により通信応答制御の通信方向を視覚的に提示する。

通信応答制御設定表示部８０３は、通信応答制御項目番号表示部８３０と、送信元識別番号設定部８３１と、通信応答制御条件データ種別設定部８３２と、通信応答制御実行条件設定部８３３と、通信先識別番号設定部８３４と、通信応答データ種別設定部８３５と、通信応答データ設定部８３６と、通信性能エラー項目ハイライト８３７と、通信周期表示設定部８４０と、通信応答時間表示部８４１と、通信応答制御実行回数表示部８４２と、通信応答制御通信性能使用率表示部８４３から構成される。

送信元識別番号設定部８３１は、通信応答制御の送信元の識別番号が設定される。
通信応答制御条件データ種別設定部８３２は、通信応答制御の送信元の駆動軸状態情報、入力データ等のデータ種別が設定される。通信応答制御実行条件設定部８３３は、通信応答制御の実行判定を行うための設定値と比較演算の種類を設定する。

通信先識別番号設定部８３４は、通信応答制御の送信先の識別番号が設定される。
通信応答データ種別設定部８３５は、通信応答制御の送信先の駆動軸制御設定情報、出力データ等のデータ種別が設定される。

通信応答データ設定部８３６は、通信応答制御の通信先へのデータを設定される。
通信性能エラー項目ハイライト３８７は、通信応答制御の設定によりネットワーク全体に必要な通信性能がネットワークの最大通信性能を超えてしまった場合に、通信性能の使用率が大きい通信応答制御の設定項目に対して表示され、システム利用者に設定値の変更を提示する。

通信周期表示設定部８４０は、通信応答実行結果情報の通信周期をソフトウェア１０１の計算処理、またはシステム利用者の直接入力により設定される。
通信応答時間表示部８４１は、通信応答制御を行う端末通信手段１２０と、通信応答制御の送信元となる端末通信手段１２０と、通信応答制御の送信先となる端末通信手段１２０のネットワーク上の接続関係により、ソフトウェア１０１の演算により推定される通信応答制御の通信応答時間の最大値が表示される。

通信応答制御実行回数表示部８４２は、通信応答制御を行う端末通信手段１２０に通信周期が設定されている場合は、通信応答実行結果格納手段１１６に格納される通信応答実行結果情報に含まれる通信応答実行回数が表示され、通信周期が設定されていない場合は、通信応答実行結果パケットの受信回数を中央通信手段１１０の中央通信制御手段１１１がカウントアップし、ソフトウェア１０１がホストコンピュータインターフェース手段１４０を介してその値を参照し、表示される。

通信応答制御通信性能使用率表示部８４３は、通信応答実行回数と、通信応答データパケットのデータ量と、通信応答実行結果パケットと、通信周期の設定値からソフトウェア１０１の演算により、通信応答制御によるネットワーク性能使用率を算出した結果が表示される。

中央通信手段通信性能使用率表示部８５０は、中央通信手段１１０に接続される通信ケーブル１５０の全通信における通信性能使用率と、表示部通信応答制御設定表示部８０３で選択された通信応答制御に対する通信性能使用率をグラフとして表示させるものである。通信性能使用率表示部８５１は、ネットワーク全体における通信性能使用率と、表示部通信応答制御設定表示部８０３で選択された通信応答制御に対する通信性能使用率をグラフとして表示させるものである。

以上の各機能により、通信応答制御設定表示部８０３に設定された通信応答制御の各設定値は、設定ボタン８０５により中央通信手段１１０の通信応答実行条件設定情報格納手段１１４と、通信応答データ設定情報格納手段１１５と、通信周期設定情報格納手段１１７に格納される。

図９は本発明の分散型制御システムを産業機械の一つであるチップマウンタに適用した際の構成の一例である。

チップマウンタは、チップマウンタ装置本体９００、構成電子部品をプリント配線板に装着するヘッド部９０１と、電子部品を供給するフィーダ部９０２などから構成される。
このようなチップマウンタにおいて、分散型制御システムを適用する。

まず、チップマウンタ装置本体９００に、ホストコンピュータ１００と、中央通信手段１１０と、端末通信手段１２０を適用し、チップマウンタ操作入力手段９１０と、チップマウンタ映像出力手段９１１を前記ホストコンピュータ１００に接続する。

さらに、ヘッド部９０１に端末通信手段１２０を適用し、部品保持動作を行うためのヘッド部９０１が備えるヘッド部駆動軸９０３を端末通信手段１２０の駆動軸インターフェース手段１４２に接続する。さらに、フィーダ部９０２に端末通信手段１２０を適用し、部品供給動作を行うためのフィーダ部が備える入出力駆動のフィーダ部駆動軸９０４を端末通信手段１２０の入出力ポート１４１に接続する。

中央通信手段１１０と全ての端末通信手段１２０を通信ケーブル１５０で接続し、図９のネットワークを構成する。このとき、識別番号“２”の端末通信手段１２０に、ヘッド部９０１の識別番号“１０”の端末通信手段１２０の駆動軸位置情報を条件とし、フィーダ部９０２の識別番号“１１”の端末通信手段１２０への出力データを応答データとして送信させる通信応答制御を実行させることによって、ヘッド部９０１の部品保持動作とフィーダ部９０２の部品供給動作を正確に連動させることが可能となる。

１００・・・ホストコンピュータ、１０１・・・ソフトウェア、１０２・・・映像出力手段、１０３・・・情報入力手段、１１０・・・中央通信手段、１１１・・・中央通信制御手段、１１２・・・中央通信応答制御手段、１１３・・・通信データ格納手段、１１４・・・通信応答実行条件設定情報格納手段、１１５・・・通信応答データ設定情報格納手段、１１６・・・通信応答実行結果格納手段、１１７・・・通信周期設定情報格納手段、１２０・・・端末通信手段、１２１・・・端末通信制御手段、１２２・・・端末通信応答制御手段、１２３・・・識別番号設定手段、１２４・・・入出力制御手段、１２５・・・駆動軸制御手段、１２６・・・端末状態遷移制御手段、１２７・・・通信周期設定手段、１２８・・・通信周期制御手段、１３０・・・通信ポート、１３１・・・上流側通信ポート、１３２ａ、１３２ｂ・・・下流側通信ポート、１４０・・・ホストコンピュータインターフェース手段、１４１・・・入出力ポート、１４２・・・駆動軸インターフェース手段、１５０・・・通信ケーブル、１６０・・・通信応答実行条件格納手段、１６１・・・通信応答データ格納手段、２００・・・データ部、２０１・・・パケット種別部、２０２・・・識別番号部、２０３・・・優先順位番号部、３００・・・実行有効情報格納手段、３１０・・・第一の実行条件格納手段、３１１・・・実行有効情報部、３１２・・・応答条件格納部、３１３・・・パケット種別格納部、３２０・・・実行条件成立情報格納手段、３３０・・・第二の実行条件格納手段、３３１・・・通信応答データ参照番号格納部、３３２・・・実行条件成立情報参照番号格納部、４００・・・通信応答データ格納部、４０１・・・パケット種別情報格納部、４０２・・・識別番号格納部、５００・・・通信周期情報格納部、８００・・・アプリケーション、８０１・・・通信情報表示部、８０２・・・ネットワーク接続形態表示部、８０３・・・通信応答制御設定表示部、８０４・・・プロセス表示部、８０５・・・設定ボタン、８１０・・・識別番号表示部、８１１・・・駆動軸情報表示部、８１２・・・入出力情報表示部、８１３・・・通信性能表示部、
８２０・・・中央通信手段シンボル、８２１・・・端末通信手段シンボル、８２２・・・接続状態シンボル、８２３・・・通信ポートシンボル、８２４・・・上流側通信ポートシンボル、８２５ａ、８２５ｂ・・・下流側通信ポートシンボル、８２６・・・通信応答送受信対象ハイライト、８２７・・・通信応答制御通信方向表示、８３０・・・通信応答制御項目番号表示部、８３１・・・送信元識別番号設定部、８３２・・・通信応答制御条件データ種別設定部、８３３・・・通信応答制御実行条件設定部、８３４・・・通信先識別番号設定部、８３５・・・通信応答データ種別設定部、８３６・・・通信応答データ設定部、８３７・・・通信性能エラー項目ハイライト、８４０・・・通信周期表示設定部、８４１・・・通信応答時間表示部、８４２・・・通信応答制御実行回数表示部、８４３・・・通信応答制御通信性能使用率表示部、８５０・・・中央通信手段通信性能使用率表示部、８５１・・・通信性能使用率表示部

Claims (7)

1. １つ以上の通信ポート、および中央通信制御手段を有する中央通信手段と、１つの上流側通信ポート、２つ以上の下流側通信ポート、識別番号設定手段、入出力制御手段、駆動軸制御手段、端末状態遷移制御手段、および端末通信制御手段を有する複数個の端末通信手段と、を備え、
   前記端末通信手段の上流側通信ポートは、前記中央通信手段の通信ポートまたは前記複数の端末通信手段におけるいずれかの他の端末通信手段の下流側通信ポートに接続され、前記中央通信手段と前記複数の端末通信手段が前記入出力制御手段と前記駆動軸制御手段の少なくとも１つに接続された機器を分散制御する分散型制御システムにおいて、
   前記中央通信手段は、前記端末通信手段における通信応答実行条件の設定情報を格納する通信応答実行条件設定情報格納手段と、前記端末通信手段から他の端末通信手段へ送信される通信応答データの設定情報を格納する通信応答データ設定情報格納手段を備え、
   前記端末通信手段は、前記中央通信手段から送信さる自分宛の通信応答実行条件を格納する通信応答制御実行条件格納手段と、前記中央通信手段から送信さる自分宛の通信応答データを格納する通信応答データ格納手段と、前記下流側通信ポートに受信される通信データと前記通信応答制御実行条件格納手段の通信応答実行条件とに応じて、前記通信応答データ格納手段に格納された通信応答データを他の端末通信手段に送信する端末通信応答制御手段とを備えることを特徴とする分散型制御システム。
2. 請求項１記載の分散型制御システムにおいて、映像出力手段および情報入力手段を有するホストコンピュータを備え、当該ホストコンピュータとの情報の入出力を行うホストコンピュータインターフェース手段を前記中央通信手段に設け、前記ホストコンピュータは、前記端末通信手段の通信応答実行条件を作成して前記ホストコンピュータインターフェース手段を介して前記中央通信手段の通信応答実行条件設定情報格納手段に格納し、さらに前記端末通信手段の通信応答データを作成して前記ホストコンピュータインターフェース手段を介して前記中央通信手段の通信応答データ設定情報格納手段に格納することを特徴とする分散型制御システム。
3. 請求項２記載の分散型制御システムにおいて、前記端末通信手段の端末通信応答制御手段は、実行された通信応答制御の格納番号と、識別番設定手段により設定される識別番号と、を含む第一の通信応答実行結果情報を、前記通信応答制御の実行ごとに上流側通信ポートを介して前記中央通信手段に送信し、前記中央通信手段は、受信される第一の応答制御実行結果情報を保存する通信応答実行結果格納手段を有することを特徴とする分散型制御システム。
4. 請求項３記載の分散型制御システムにおいて、前記ホストコンピュータは、前記ホストコンピュータインターフェース手段を介して前記第一の応答制御実行結果情報を読み出し、通信応答制御を実行した端末通信手段、通信応答制御の実行頻度および、ネットワーク全体またはネットワークの一部が持つ最大の最大通信性能に対する通信応答制御の実行による通信性能の使用率を提示することを特徴とする分散型制御システム。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載された分散型制御システムにおいて、前記ホストコンピュータは、前記端末通信手段の端末通信応答制御手段により実行される通信応答制御の設定番号と、前記端末通信手段の識別番設定手段により設定される識別番号と、前記端末通信応答制御手段により実行される通信応答制御の単位時間あたりの実行回数を格納した第二の通信応答実行結果情報を、前記端末通信手段から前記中央通信手段へ送信する通信周期設定情報を作成し、前記ホストコンピュータインターフェース手段を介して前記中央通信手段に設けた通信周期設定情報格納手段に格納し、前記中央通信手段は、通信応答実行結果格納手段を備え、前記通信周期設定情報格納手段に格納された通信周期設定情報を通信ポートを介して指定の端末通信手段に送信し、かつ通信ポートを介して受信される端末通信手段からの第二の応答制御実行結果情報を前記通信応答実行結果格納手段に保存し、前記端末通信手段は、通信周期設定手段および通信周期制御手段を備え、前記中央通信手段から受信した通信周期設定情報をもとに通信周期を前記通信周期設定手段に設定し、前記通信周期制御手段は、前記通信周期設定手段により設定された通信周期に基づき、前記第二の通信応答実行結果情報を前記上流側通信ポートを介して前記中央通信手段に送信することを特徴とする分散型制御システム。
6. 請求項５記載の分散型制御システムにおいて、前記ホストコンピュータは、前記ホストコンピュータインターフェース手段を介して、第二の応答制御実行結果情報を読み出し、通信応答制御を実行した端末通信手段と、通信応答制御の実行頻度と、ネットワーク全体またはネットワークの一部が持つ最大の通信性能に対する通信応答制御の実行による通信性能の使用率を提示することを特徴とする分散型制御システム。
7. 請求項２乃至５のいずれかに記載された分散型制御システムにおいて、前記ホストコンピュータは、ネットワーク上の全ての端末通信手段が通信応答制御を実行した際に使用する通信性能を、ネットワークの最大性能以下とするように、前記通信応答制御の通信応答実行条件と通信応答データの設定変更を提示することを特徴とする分散型制御システム。

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