JP2013161280A - 検証方法及び検証プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】機器を制御する制御装置による時間的要素を含む処理能力を検証する。
【解決手段】制御装置１０が、検証要求信号を送信するステップと、シミュレーション装置３０が、制御装置１０から送信された検証要求信号を受信するステップと、シミュレーション装置３０が、受信した検証要求信号に対するシミュレーションを実行するステップと、シミュレーション装置３０が、シミュレーションに要した時間を制御装置１０の処理速度に換算した時間を含む応答信号を生成するステップと、シミュレーション装置３０が、生成した応答信号を制御装置１０に送信するステップと、制御装置１０が、シミュレーション装置３０から送信された応答信号を受信するステップと、制御装置１０が、検証要求信号及び応答信号の通信に要した時間と応答信号に含まれる時間とを加算した時間を制御に要する時間として処理能力を検証するステップとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器を制御する制御装置と、制御装置及び機器と異なる処理速度で機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とを利用して、機器を制御する制御装置による処理能力を検証する検証方法及び検証プログラムに関する。

従来から、様々な分野において実機をモデル化したシミュレーションが利用されている（特許文献１及び２参照）。シミュレーションを実行するシミュレーション装置では、実時間より高速で処理することが可能であり、実際の処理に必要な時間よりも短時間でシミュレーション結果を得ることができる特徴がある。

例えば、制御装置と制御装置によって制御される機器とが接続されるシステムで、制御装置が出力する信号に応じて、機器をモデル化してシミュレーションを実行し、シミュレーション結果を応答信号として送信するシミュレーション装置がある。このようなシミュレーション装置を利用してシミュレーションを行うことで、制御信号と機器との間の信号の入出力やロジック処理等を実行して制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証することもできる。一方、シミュレーション装置が実時間（制御装置や機器における処理時間）より早く動作する場合、稼働率や処理時間等の時間的要素を含む処理能力の検証は困難であった。

例えば、図３（ａ）に示すように、仮に、シミュレーション装置３０において実時間の２倍で処理を行なうように設定した場合、制御装置１０とシミュレーション装置３０間の信号の通信にそれぞれ実時間で５秒必要で、機器の動作時間に対応するシミュレーション時間が５秒であるとする。この場合、シミュレーション装置３０は実時間の２倍で処理しているため、実時間であれば１０秒の処理が、シミュレーション装置３０では５秒で終了することになる。したがって、シミュレーション装置３０を利用した場合には開始（信号の送信）から終了（応答信号の受信）まで１５秒が計測された場合であっても、実際にはこれよりも多くの時間を要することになる。

また、図３（ｂ）に示すように、仮に、シミュレーション装置３０において実時間と等倍で処理を行なうように設定した場合、処理の開始（信号の送信）から終了（応答信号の受信）までに計測された時間が、実際の機器で必要な時間になる。しかしながら、この場合、実際の動作時間よりも短時間でシミュレーションを実行することができるというシミュレーションのメリットを得ることはできない。

特開２００１−３５７１０４号公報 特開平０９−３０５６３９号公報

上述したように、従来のシミュレーション装置を用いたシステムでは、シミュレーション装置が実時間と異なる処理速度で動作する場合、制御装置による時間的要素を含む処理能力の検証は困難であった。また、シミュレーション装置が実時間と同じ処理速度で動作する場合、シミュレーション結果を短時間で得ることはできなかった。

上記課題に鑑み、本発明は、シミュレーション装置を用いて機器を制御する制御装置による時間的要素を含む処理能力の検証を実現する検証方法及び検証プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、機器を制御する制御装置と、前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシミュレーションシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証方法であって、前記制御装置が、検証要求信号を送信するステップと、前記シミュレーション装置が、前記制御装置から送信された検証要求信号を受信するステップと、前記シミュレーション装置が、受信した検証要求信号に対するシミュレーションを実行するステップと、前記シミュレーション装置が、シミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号を生成するステップと、前記シミュレーション装置が、生成した応答信号を前記制御装置に送信するステップと、前記制御装置が、前記シミュレーション装置から送信された応答信号を受信するステップと、前記制御装置が、検証要求信号及び応答信号の通信に要した時間と応答信号に含まれる時間とを加算した時間を制御に要する時間として処理能力を検証するステップとを有することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、機器を制御する制御装置と、前記制御装置と接続され前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証プログラムであって、検証要求信号を送信するステップと、検証要求信号に対して実行されたシミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号をシミュレーション装置から受信するステップと、検証要求信号及び応答信号の通信に要した時間と受信した応答信号に含まれる時間とを加算した時間を制御に要する時間として求めて処理能力を検証するステップとを制御装置に実行させることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、機器を制御する制御装置と、前記制御装置と接続され前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証プログラムであって、前記制御装置から送信された検証要求信号を受信するステップと、受信した検証要求信号に応答するシミュレーションを実行するステップと、シミュレーションが終了すると、当該シミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号を生成するステップと、生成した応答信号を前記制御装置に送信するステップとをシミュレーション装置に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、シミュレーション装置を用いて機器を制御する制御装置による時間的要素を含む処理能力を検証することができる。

実施形態に係る検証方法を実現する制御装置及びシミュレーション装置を有するシステムの構成を説明する図である。 制御装置及びシミュレーション装置の処理を説明するタイミングチャートである。 信号の通信とシミュレーションに要する時間を説明するタイムチャートである。

図面を参照して、本発明に係る検証方法及び検証プログラムについて説明する。本発明に係る検証方法及び検証プログラムは、制御装置、機器及びシミュレーション装置を有するシステムを利用して、制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証するものである。例えば、制御装置が制御する機器としては、クレーン等の搬送システムを構成する機器が挙げられる。

図１に示すように、システム１は、制御装置１０と、制御装置１０の制御対象である機器２０と、シミュレーションを実行するシミュレーション装置３０とを有している。ここで、シミュレーション装置３０における処理時間は、制御装置１０及び機器２０の処理時間とは異なる。すなわち、制御装置１０及び機器２０では実時間で処理されるが、シミュレーション装置３０では、実際より速い処理速度（例えば、２倍速や１０倍速等）でシミュレーションが実行されるように設定されている。また、システム１では、シミュレーション装置３０によるシミュレーション結果を利用して、制御装置１０によって実際に機器２０を制御することなく機器２０を制御する際の能力を検証することができる。

機器２０の制御の際、制御装置１０は機器２０に制御信号を送信する。この制御信号には、機器２０を制御するためのパラメータを含んでいる。また、制御装置１０は、制御に応じて機器２０から送信された応答信号を受信する。応答信号を受信した制御装置１０は、応答信号の内容に応じて再び機器２０に制御信号を送信して制御を継続したり終了したりする。

これに対し、シミュレーションの際、制御装置１０は機器２０に代えてシミュレーション装置３０にシミュレーションの実行を要求するシミュレーション要求信号を送信し、シミュレーション装置３０からシミュレーションの結果を応答信号として受信する。ここで、シミュレーション要求信号は、制御信号と同様の機器２０を制御する際のパラメータを含んでいる。

また、処理能力の検証の際、制御装置１０は機器２０に代えてシミュレーション装置３０に処理能力の検証のためのシミュレーションの実行を要求する検証要求信号を送信し、シミュレーション装置３０から検証要求信号に応じて実行されたシミュレーションの結果を応答信号として受信する。また、検証要求信号も、制御信号と同様の機器２０を制御するパラメータを含んでいる。

なお、図１に示す例では、制御装置１０と接続されるのは１台の機器２０であるが、複数台の機器と接続されていてもよく、その場合、シミュレーション装置３０は、接続される複数台の動作に関するシミュレーション結果を出力する。

図２に示すシーケンス図を用いて、制御装置１０の処理能力を検証する場合の処理について説明する。制御装置１０は、処理能力の検証を要求する入力装置１１の操作内容が入力されると（Ｓ１）、検証要求信号を生成する（Ｓ２）。例えば、制御装置１０がある機器を制御する場合の処理能力を検証しようとするとき、その機器を制御するパラメータを含む検証要求信号を生成する。また、制御装置１０は、生成した検証要求信号をシミュレーション装置３０に送信する（Ｓ３）。

シミュレーション装置３０は、制御装置１０から受信した検証要求信号を用いて予め定められる処理速度でシミュレーションを実行する（Ｓ４）。また、シミュレーション装置３０は、シミュレーションに要した時間（シミュレーション時間）を制御装置１０及び機器２０の処理速度（実時間）に換算する（Ｓ５）。例えば、シミュレーション装置３０は、シミュレーション装置３０で実時間の２倍速で処理していた場合にはシミュレーション時間を２倍し、１０倍速で処理していた場合にはシミュレーション時間を１０倍する。シミュレーション時間を換算した後、シミュレーション装置３０は、シミュレーション結果と、換算後のシミュレーション時間とを含む応答信号を制御装置１０に送信する（Ｓ６）。

制御装置１０は、応答信号に含まれるシミュレーション時間と、検証要求信号の通信及び応答信号の通信に要した時間と合計して、対象の機器２０の制御の開始から終了までの時間を求める（Ｓ７）。すなわち、単純に制御装置１０における検証要求信号の送信から応答信号の受信までの時間を計測しただけではシミュレーション装置３０において実時間で処理されていないために制御に必要な時間を求めることができない。したがって、各信号の通信に要した時間と応答信号に含まれる換算後のシミュレーション時間とを合計することで、制御の開始から終了までの正確な時間を求めることができる。

制御装置１０は、演算結果を利用して制御装置１０による機器を制御する処理能力を検証し（Ｓ８）、検証結果を出力する（Ｓ９）。例えば、制御装置１０は、所定の時間内で制御できるか否か、所定の時間内に機器を何回動作させることができるか等の検証結果を求める。

《制御装置》
制御装置１０は、図１に示すように、信号を生成する生成手段１０１と、信号を送信する送信手段１０２と、信号を受信する受信手段１０３とを備えている。また、制御装置１０は、制御装置１０による機器を制御する処理能力の検証の際に、機器の制御のシミュレーションに要した時間及び信号の通信に要した時間を演算する演算手段１０４と、演算手段１０４で求められた時間を利用して検証結果を求める検証手段１０５とを備えている。さらに、制御装置１０は、キーボードや操作ボタン等の入力装置１１と、表示装置等の出力装置１２が接続されている。

例えば、制御装置１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等の情報処理装置であって、記憶装置１００に記憶される制御プログラムＰ１が読み出されて実行されることで、生成手段１０１、送信手段１０２及び受信手段１０３が実装され、機器２０の制御が実行可能となる。また、制御装置１０では、記憶装置１００に記憶される検証プログラムＰ２が実行されることで、演算手段１０４及び検証手段１０５が実装され、機器２０を制御する処理能力の検証が実行される。なお、制御装置１０は、１台のＰＣやＰＬＣ等の情報処理装置で構成されるのではなく、複数台の情報処理装置で構成されてもよい。

制御プログラムＰ１によって実行される機器２０の制御及びシミュレーションについては従来と同一であるため、以下では、主に検証プログラムＰ２によって実行される機器２０を制御する際の処理能力を検証する際の各手段１０１〜１０５について説明する。

生成手段１０１は、入力装置１１から入力される操作内容に従い、機器２０を制御するための制御信号、シミュレーションを実行するためのシミュレーション要求信号、又は、処理能力の検証を実行するための検証要求信号を生成する。例えば、搬送装置を構成する複数の機器を制御する能力検証の場合、生成手段１０１は、これら複数の機器を制御するパラメータを含む検証要求信号を生成する。

送信手段１０２は、生成手段１０１が制御信号を生成したとき、この制御信号をネットワーク４０を介して対象の機器２０に送信する。また、送信手段１０２は、生成手段１０１がシミュレーション要求信号又は検証要求信号を生成したとき、このシミュレーション要求信号又は検証要求信号を、ネットワーク５０を介してシミュレーション装置３０に送信する。例えば、検証要求信号を送信する際、送信手段１０２は、検証要求信号に信号の送信時刻を付加する。この検証要求信号を受信したシミュレーション装置３０では、検証要求信号の受信時刻と検証要求信号に含まれる送信時刻とから検証要求信号の通信に要した時間を求めることができる。

受信手段１０３は、送信手段１０２が送信した信号に応答する応答信号を、ネットワーク４０又はネットワーク５０を介して、機器２０又はシミュレーション装置３０から受信する。例えば、検証要求信号に応答する応答信号にはシミュレーション装置３０による応答信号の送信時刻が付加されており、受信手段１０３は、応答信号の受信時刻と応答信号に含まれる送信時刻とから応答信号の通信に要した時間を求めることができる。

演算手段１０４は、受信手段１０３が検証要求信号に応答する応答信号を受信すると、検証要求信号の通信及び応答信号の通信に要した時間と、応答信号に含まれるシミュレーション時間とを合計し、検証要求信号が含むパラメータで機器２０を制御する際の時間を求める。例えば、応答信号の通信に要した時間は、受信手段１０３によって求められる。また、検証要求信号の通信に要した時間は、シミュレーション装置３０によって求められ、検証要求信号に応答する応答信号に含まれている。

検証手段１０５は、演算手段１０４で求められた時間を利用して、処理能力を検証して検証結果を出力装置１２に出力する。例えば、制御装置１０において、ある機器２０を制御する時間を検証する場合、検証手段１０５は、演算手段１０４で求められた時間を検証結果として出力すればよい。また、機器２０の稼働率を検証する場合、検証手段１０５は、演算手段１０４で求められた時間を利用して稼働率を求めて検証結果として出力する。

《シミュレーション装置》
シミュレーション装置３０は、図１に示すように、信号を受信する受信手段３０１と、シミュレーションを実行するシミュレーション手段３０２と、シミュレーション結果を応答信号として送信する送信手段３０３とを備えている。また、シミュレーション装置３０は、制御装置１０によって機器２０を制御する際の処理能力の検証時に、シミュレーションに要した時間を制御装置１０及び機器２０の処理速度（実時間）に換算する演算手段３０４を備えている。

例えば、シミュレーション装置３０は、ＰＣやＰＬＣ等の情報処理装置であって、記憶装置３００に記憶されるシミュレーションプログラムＰ３が読み出されて実行されることで、受信手段３０１、シミュレーション手段３０２及び送信手段３０３が実装され、シミュレーションが実行可能となる。また、シミュレーション装置３０では、記憶装置３００に記憶される検証プログラムＰ４が実行されることで、演算手段３０４が実装され、機器２０を制御する際の処理能力の検証が実行される。なお、シミュレーション装置３０は、１台のＰＣやＰＬＣ等の情報処理装置で構成されるのではなく、複数台の情報処理装置で構成されていてもよい。

シミュレーションプログラムＰ３によって実行されるシミュレーションは従来と同一であるため、以下では、主に検証プログラムＰ４によって実行される制御装置１０による機器２０を制御する際の処理能力を検証する際の各手段３０１〜３０４について説明する。

受信手段３０１は、ネットワーク５０を介して制御装置１０からシミュレーション要求信号又は検証要求信号を受信する。また、受信手段３０１は、受信した検証要求信号に含まれる送信時刻と、この検証要求信号の受信時刻とから、検証要求信号の通信に要した時間を求める。

シミュレーション手段３０２は、受信手段３０１が受信したシミュレーション要求信号又は検証要求信号に含まれるパラメータを利用して、機器２０における処理のシミュレーションを実行する。また、シミュレーション手段３０２は、シミュレーション結果を含む応答信号を生成する。

演算手段３０４は、シミュレーション手段３０２における処理時間（シミュレーション時間）を制御装置１０及び機器２０の処理速度（実時間）に換算する。

送信手段３０３は、シミュレーション要求信号に対してシミュレーション手段３０２が応答信号を生成すると、生成した応答信号をネットワーク５０を介して制御装置１０に送信する。一方、検証要求信号に対してシミュレーション手段３０２が応答信号を生成すると、応答信号に受信手段３０１が求めた検証要求信号の通信に要した時間、演算手段３０４が求めた換算後のシミュレーション時間、及び、送信時刻を付加した応答信号をネットワーク５０を介して制御装置１０に送信する。

図３（ｃ）に示す例では、各信号の通信時間と、シミュレーション時間とを別々に計測して合計している。シミュレーション装置３０におけるシミュレーション時間を実時間に換算し、別に求めた各信号の通信時間と合計することで、図３（ｃ）に示す例の場合、実際に２０秒かかる処理が、１５秒で終了することができるとともに、２０秒かかる処理であることも把握することができる。したがって、制御装置１０において処理能力を検証する際にも、処理時間を正確に把握することができ、時間要素を含む検証も実行することができる。

なお、実際に機器２０を制御する場合の信号の通信時間、すなわち、ネットワーク４０を介した制御装置１０及び機器２０間における信号の通信に要する時間と、検証の場合の信号の通信時間、すなわち、ネットワーク５０を介した制御装置１０及びシミュレーション装置３０間における通信に要する時間とが異なる場合には正確な検証結果を得ることができない。したがって、制御装置１０及び機器２０間の通信時間と制御装置１０及びシミュレーション装置３０間の通信時間と同等になるようにネットワーク４０，５０及び各装置の通信手段を設定する必要がある。

上述したように、本発明に係る検証方法及び検証プログラムによれば、検証要求信号の送信時刻から応答信号の受信時刻までの時間を制御装置で計測するのではなく、別々に求めた各信号の通信時間と実時間へ換算後のシミュレーション時間とを合計し、制御に要する時間や稼働率等の検証結果を正確に求めることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１…システム
１０…制御装置
１００…記憶装置
Ｐ１…制御プログラム
Ｐ２…検証プログラム
１０１…生成手段
１０２…送信手段
１０３…受信手段
１０４…カウント手段
１０４…演算手段
１０５…検証手段
１１…入力装置
１２…出力装置
２０…機器
３０…シミュレーション装置
３００…記憶装置
Ｐ３…シミュレーションプログラム
Ｐ４…検証プログラム
３０１…受信手段
３０２…シミュレーション手段
３０３…送信手段
３０４…演算手段
４０，５０…ネットワーク

Claims (3)

1. 機器を制御する制御装置と、前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシミュレーションシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証方法であって、
   前記制御装置が、検証要求信号を送信するステップと、
   前記シミュレーション装置が、前記制御装置から送信された検証要求信号を受信するステップと、
   前記シミュレーション装置が、受信した検証要求信号に対するシミュレーションを実行するステップと、
   前記シミュレーション装置が、シミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号を生成するステップと、
   前記シミュレーション装置が、生成した応答信号を前記制御装置に送信するステップと、
   前記制御装置が、前記シミュレーション装置から送信された応答信号を受信するステップと、
   前記制御装置が、検証要求信号及び応答信号の通信に要した時間と応答信号に含まれる時間を制御に要する時間として処理能力を検証するステップと、
   を有することを特徴とする検証方法。
2. 機器を制御する制御装置と、前記制御装置と接続され前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証プログラムであって、
   検証要求信号を送信するステップと、
   検証要求信号に対して実行されたシミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号をシミュレーション装置から受信するステップと、
   検証要求信号及び応答信号の通信に要した時間と受信した応答信号に含まれる時間とを加算した時間を制御に要する時間として求めて処理能力を検証するステップと、
   を制御装置に実行させることを特徴とする検証プログラム。
3. 機器を制御する制御装置と、前記制御装置と接続され前記制御装置及び前記機器の処理速度とは異なる処理速度で前記機器における処理をシミュレーションするシミュレーション装置とが接続されるシステムを利用して、前記制御装置によって機器を制御する際の処理能力を検証する検証プログラムであって、
   前記制御装置から送信された検証要求信号を受信するステップと、
   受信した検証要求信号に応答するシミュレーションを実行するステップと、
   シミュレーションが終了すると、当該シミュレーションに要した時間を前記制御装置の処理速度に換算した時間を含む応答信号を生成するステップと、
   生成した応答信号を前記制御装置に送信するステップと、
   をシミュレーション装置に実行させることを特徴とする検証プログラム。

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