JP2014206940A - 機器制御システム及びコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動軸を含む機器を制御する機器制御システムにおいて、モータ駆動軸の駆動における安全性を向上させること。
【解決手段】モータ駆動軸９を含む機器を制御するコントローラ２と、コントローラ２と通信接続される操作端末８と、を有し、操作端末８は、モータ駆動軸９に対する外部指令同期運転の実行を指示する運転指令を前記コントローラに通知する外部指令同期運転指令部８１ａと、少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、前記コントローラに対し所定の周期で通信を行う定周期通信部８１ｂと、を備え、コントローラ２は、前記運転指令に基づいて外部指令同期運転を実行する外部指令同期運転実行部２２と、少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、定周期通信部８１ｂからの通信を監視し、定周期通信部８１ｂからの通信が途絶えた場合に外部指令同期運転を停止する外部指令同期運転停止部２３と、を備えた機器制御システム。
【選択図】図３

Description

本発明は、機器制御システム及びコントローラに関する。

特許文献１には、シリアル通信ケーブルによりＰＬＣ及び多軸コントローラに接続された表示装置上に作成したスイッチに対し、スイッチを押したとき或いは離したときをジョグインチングのコマンド発行タイミングとして設定することが記載されている（段落００２９及び００５９）。

特開２０１１−１７５３５１号公報

本発明の解決しようとする課題は、モータ駆動軸を含む機器を制御する機器制御システムにおいて、モータ駆動軸の駆動における安全性を向上させることにある。

本発明の一側面に係る機器制御システムは、モータ駆動軸を含む機器を制御するコントローラと、前記コントローラと通信接続される操作端末と、を有し、前記操作端末は、前記モータ駆動軸に対する外部指令同期運転の実行を指示する運転指令を前記コントローラに通知する外部指令同期運転指令部と、少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、前記コントローラに対し所定の周期で通信を行う定周期通信部と、を備え、前記コントローラは、前記運転指令に基づいて外部指令同期運転を実行する外部指令同期運転実行部と、少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、前記定周期通信部からの通信を監視し、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に外部指令同期運転を停止する外部指令同期運転停止部と、を備えた。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記コントローラは、前記外部指令同期運転の運転状態を保持する運転状態保持レジスタを備え、前記運転指令は、前記運転状態保持レジスタに保持される運転状態を停止から運転に書き換えるものであり、前記外部指令同期運転実行部は、前記運転状態保持レジスタが保持する運転状態が運転である場合に前記外部指令同期運転を実行し、前記外部指令同期運転停止部は、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に前記運転状態保持レジスタに保持される運転状態を運転から停止に書き換えてよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記コントローラは、前記非占有型通信により書き換え可能な通信途絶検出レジスタを備え、前記定周期通信部は、所定の周期で前記通信途絶検出レジスタの内容を書き換え、前記外部指令同期運転停止部は、前記所定の周期で前記通信途絶検出レジスタを参照し、前記通信途絶検出レジスタの値に変化が無い場合に前記定周期通信部からの通信が途絶えたと判定してよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記外部指令同期運転停止部は、外部指令同期運転を停止する際に、前記モータ駆動軸の現在位置と目標位置との偏差をリセットしてよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムは、モータ駆動軸を含む機器を制御するコントローラと、前記コントローラと通信接続される操作端末と、を有し、前記操作端末は、前記コントローラに対し所定の周期で通信を行う定周期通信部を備え、前記コントローラは、前記定周期通信部からの通信を監視し、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に前記モータ駆動軸を停止する。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記操作端末は、前記モータ駆動軸の正転方向移動を指示する正転方向移動量指定操作画面と、前記モータ駆動軸の反転方向移動を指示する反転方向移動量指定操作画面を択一的に切り替えて画像表示装置に表示してよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記正転方向移動量指定操作画面におけるモータ駆動軸動作指示画像と復帰動作指示画像の位置関係に対し、前記反転方向移動量指定操作画面におけるモータ駆動軸動作指示画像と復帰動作指示画像の位置関係は逆となっていてよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記正転方向移動量指定操作画面における移動量と、前記反転方向移動量指定操作画面における移動量は独立に指定できてよい。

また、本発明の一側面に係る機器制御システムでは、前記操作端末は、復帰動作指示画像を画像表示装置に表示し、前記復帰動作指示画像に対する指定により、前記モータ駆動軸に対してなされた直前の動作前の状態に前記モータ駆動軸を復帰させる動作を指示する復帰動作指令部を備えてよい。

また、本発明の一側面に係るコントローラは、上述の機器制御システムに使用される。

上記発明によれば、モータ駆動軸を含む機器を制御する機器制御システムにおいて、モータ駆動軸の駆動における安全性が向上する。

本発明の実施形態に係る機器制御システムの例を示す概略図である。 操作端末の物理的な構成を示すブロック図である。 機器制御システムの機能ブロック図である。 操作画面として連続運転操作画面が選択された時の操作端末が画像表示装置に表示する画面の一例である。 操作画面として正転方向移動量指定操作画面が選択された時の画面の一例である。 操作画面として逆転方向移動量指定操作画面が選択された時の画面の一例である。 操作画面として絶対位置指定操作画面が選択された時の画面の一例である。 操作画面１４として原点復帰操作画面が選択された時の画面の一例である。

発明者の知見によれば、サーボ軸のようなモータ駆動軸を手動操作により動作させる際には、サーボ軸のコントローラに設けられた端子に直接手動操作のためのスイッチを接続し、スイッチがオンの状態にあるときにのみモータ軸を動作させるようにすることが一般的である。端子にスイッチが接続されていない状態はスイッチがオフの状態にあると認識されるため、仮にスイッチとコントローラ間の配線が断線した場合には、サーボ軸の動作は速やかに停止することとなる。

上述のコントローラとスイッチ間の接続は、その接続線がスイッチの状態を示す信号に常時占有されており、どの時点においても、接続線にはスイッチのオンオフの状態を示すハイかローの信号が印加されていることになる。以降本明細書ではこのような通信接続を占有型通信と呼ぶこととする。

しかしながら、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）の高度化・複雑化に従い、産業用機器間の通信接続を簡単かつシンプルなものとするため、非占有型通信が多く用いられるようになっている。ここで、非占有型通信とは、データ接続線が特定の情報に占有割り当てされておらず、時分割で種々の情報が送信されるタイプの通信を指し、シリアル通信やパケット通信など数多くの情報通信方式が含まれる。なお、非占有型通信には無線伝送も含まれる。また、物理的なスイッチの使用に換えて、タッチパネル等の機器を用いたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により仮想的なスイッチを操作させることも頻繁に行われている。

このような非占有型通信では、先に述べたようなスイッチの状態を接続先の機器から常時知ることはできない。例えば、（物理的であれ、仮想的であれ）スイッチの状態が変化したことを情報として通知することにより、スイッチの状態を把握することが行われる。

ここで、モータ駆動軸の手動操作を非占有型通信を用いて行うと、通信線の断線や他の原因による通信途絶により、スイッチがオフとなったことの通知ができなくなり、モータ駆動軸の動作の停止が不能となり得る。また、ＧＵＩを用いてモータ駆動軸の手動操作を行うとした際に、どのようなＧＵＩを構築すればヒューマンエラー等による誤操作を低減しうるかについてはこれまで特に考慮されてはいなかった。

そこで、本発明の発明者は、モータ駆動軸を含む機器を制御する機器制御システムにおいて、モータ駆動軸の駆動における安全性を向上させることについて鋭意研究開発を行った結果、新規かつ独創的な機器制御システム及びコントローラを想到した。以下、かかる機器制御システム及びコントローラをその実施形態を通じ詳細に説明する。

＜本発明の実施形態に係る機器制御システム＞
図１は本発明の機器制御システム１の例を示す概略図である。同図には、コントローラ２、サーボコントローラ３、Ｉ／Ｏユニット４と、リニアスライダ５、スイッチ６、ランプ７と操作端末８からなる機器制御システム１が示されている。

コントローラ２は機器を制御する装置であって、本実施形態では、制御プログラムに基いて少なくとも１以上の機器を制御する、いわゆるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）と称される装置である。なお、ここで制御プログラムとは、コントローラ２に接続される機器の動作を、論理関係及び／又は時間軸に対して記述した情報を意味しており、いわゆるラダープログラムや、タイムチャート等が含まれる。また、サーボコントローラ３を通じて駆動されるリニアスライダ５等のモータ駆動軸、スイッチ６、ランプ７等の入出力機器は、いずれもコントローラ２による制御の対象となる機器の一例である。コントローラ２で実行されるプログラムは電子データとしてコントローラ２に入力され、記憶される。コントローラ２には情報通信コネクタ２ａが設けられている。

サーボコントローラ３は、サーボモータを制御するためのサーボアンプ及びその制御回路が一体となったものであり、コントローラ２をはじめとする他の機器と接続するための情報通信コネクタ３ａと、リニアスライダ５等のサーボ機構と接続するためのサーボコネクタ３ｂが設けられている。本実施形態では、サーボコネクタ３ｂにはモータ駆動軸の一例として、リニアスライダ５が接続されている。

リニアスライダ５は、サーボモータ、エンコーダ、サーボモータの出力軸に連結されたボールねじと、リニアガイドにより案内され、ボールねじにより駆動されるスライドテーブルを一体とした機構であり、サーボコントローラ３からの出力に応じてスライドテーブルが駆動される。なお、ここでモータ駆動軸とは、サーボモータ等の駆動量を制御可能な電動機を動力源として駆動される機構をその電動機を主眼としてとらえた呼び方である。電動機としてはここで挙げたサーボモータの他にも、ステップモータを用いてもよい。また、必ずしも回転動力を出力する電動機でなくともよく、リニアモータを用いてもよい。

Ｉ／Ｏユニット４は、コントローラ２をはじめとする他の機器と接続するための情報通信コネクタ４ａと、入出力機器を接続するための多数の入出力接点を備えた機器である。Ｉ／Ｏユニット４には入出力接点として、入力コネクタ４ｂと出力コネクタ４ｃが備えられており、入力コネクタ４ｂ及び出力コネクタ４ｃのそれぞれには多数の入力用又は出力用の接点（それぞれ、入力接点及び出力接点と呼ぶ）が含まれている。Ｉ／Ｏユニット４は、入力コネクタ４ｂに含まれる入力接点の入力状態を情報通信コネクタ４ａを介してコントローラ２に伝達する一方、同じく情報通信コネクタ４ａを介してコントローラ２から伝達された指令に応じて出力コネクタ４ｃに含まれる出力接点の状態を制御するものであり、機能的には、コントローラ２に外付けの入出力接点を増設する働きをする。本実施形態では、入出力機器の例として、Ｉ／Ｏユニット４の入力コネクタ４ｂにはノーマルオープン型（すなわち、Ａ接点）の機械式スイッチであるスイッチ６が、また出力コネクタ４ｃにはランプ７が接続されている。なお、ここで入出力接点とは、ハイインピーダンス及びローインピーダンスの別により情報の入力又は出力をする接点を指しており、また、入出力機器とは、入出力接点によりコントローラ２に接続される機器を指す。

本実施形態では、図１に示されているように、コントローラ２、サーボコントローラ３及びＩ／Ｏユニット４は、情報通信コネクタ２ａ，３ａ及び４ａをケーブルでカスケード接続することにより互いに通信可能とされている。本実施形態では、この接続はイーサネット(登録商標)規格に準拠したものであり、非占有型通信方式である。

操作端末８は、コントローラ２を通じてモータ駆動軸、ここではリニアスライダ５を操作するためのＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。この操作端末８を通じて行われるコントローラ２によるモータ駆動軸の運転は、あらかじめプログラムされた動作を実行する制御とは異なり、外部の機器（すなわち、操作端末８）からの指令に同期して直ちになされるべきものである。以降、このような動作を、外部指令同期運転と呼ぶこととする。なお、外部指令同期運転は、一般にジョグ運転、或いはインチング等と称される動作と概ね同義である。

なお、本発明と直接の関係がないため詳細な説明は省略するが、操作端末８は、コントローラ２で実行されるべき制御プログラムを作成する制御プログラム作成装置でもある。作成された制御プログラムはコントローラ２に転送され、記憶される。

操作端末８は専用の装置であってもよいが、図示の通りの一般的なコンピュータを用い、コンピュータプログラムを実行することにより実現されている。かかるコンピュータプログラムは、各種の光ディスクや半導体メモリなどのコンピュータ可読情報記憶媒体に格納されてよく、該媒体からコンピュータにインストールされるようにすることが好ましい。或いは、インターネット等の各種の情報通信ネットワークからコンピュータにダウンロードされてもよく、さらには情報通信ネットワークを通じて遠隔地にあるサーバによりその機能が提供される、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現されてもよい。本実施形態では、操作端末８としての機能は、制御プログラム作成装置の一部分として実装されている。

図２は、操作端末８の物理的な構成を示すブロック図である。操作端末８は一般的なコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８ｂ、外部記憶装置８ｃ、ＧＣ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）８ｄ、入力デバイス８ｅ及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｒ／Ｏｕｔｐｕｔ）８ｆがデータバス８ｇにより相互に電気信号のやり取りができるよう接続されている。ここで、外部記憶装置８ｃはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の静的に情報を記録できる装置である。またＧＣ８ｄからの信号はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）やいわゆるフラットパネルディスプレイ等の、使用者が視覚的に画像を認識するモニタ８ｈに出力され、画像として表示される。入力デバイス８ｅはキーボードやマウス、タッチパネル等の、ユーザが情報を入力するための機器であり、Ｉ／Ｏ８ｆは操作端末８が外部の機器、ここでは、コントローラ２と情報をやり取りするためのインタフェースである。

なお、以上の説明、図１及び２では、本実施形態の説明に不要な他の詳細な構成や配線、例えば、電源線や接地線の接続については説明及び図示を簡略化するため省略している。また、接続態様やコネクタの種類、制御対象の機器の種類や個数等は、特に限定されるものではなく、様々なバリエーションが考えられる。

＜本発明の実施形態に係る機器制御システムの構成＞
図３は、本発明の実施形態に係る機器制御システム１の機能ブロック図である。まず、操作端末８は、ユーザインタフェース８０、情報処理部８１、インタフェース８２を備えている。

ユーザインタフェース８０は、ユーザに情報を提示し、またユーザからの情報の入力を受け付ける部分であり、ユーザからの情報入力を受け付ける入力受付部８０ａと、ユーザに情報を画像として表示することにより提示する画像表示部８０ｂを含んでいる。本実施形態では、入力受付部８０ａは図２の入力デバイス８ｅが相当し、画像表示部８０ｂは、図２で説明したＧＣ８ｄ及びモニタ８ｈが相当する。特に、本実施形態では、入力デバイス８ｅには、画像表示部８０ｂに表示された画像上の座標を指定した入力ができる、マウスやタッチパネル等のいわゆるポインティングデバイスが含まれる。

情報処理部８１は、操作端末８内部で各種の情報処理を行う部分であり、具体的には、図２のＣＰＵ８ａと作業領域であるＲＡＭ８ｂ等が相当する。情報処理部８１内部には、図３に示した通り、外部指令同期運転指令部８１ａ、定周期通信部８１ｂ、画面切替部８１ｃ及び復帰動作指令部８１ｄが含まれているが、これらは、情報処理部８１で実行されるプログラムによって実現される情報処理に含まれる機能を模式的にブロックとして示したものである。これらのブロックの動作については後述する。

インタフェース８２は操作端末８と外部の機器との電気的通信を行う部分であり、図２のＩ／Ｏ８ｆが相当する。

コントローラ２は、インタフェース２０、レジスタ２１、外部指令同期運転実行部２２及び外部指令同期運転停止部２３を備えている。

インタフェース２０は、コントローラ２と外部の機器との電気的通信を行う部分である。ここでは、コントローラ２は、操作端末８と、モータ駆動軸９にインタフェース２０を介して接続されている。モータ駆動軸９は、図１で示すサーボコントローラ３とリニアスライダ５をひとくくりにして示したものである。

レジスタ２１は、情報記憶領域であり、一般的なＲＡＭ等の半導体メモリであってよい。レジスタ２１の所定の領域は、運転状態保持レジスタ２１ａとして、また別の所定の領域は通信途絶検出レジスタ２１ｂとして用いられる。レジスタ２１は、例えばＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）等の手法により、インタフェース２０を介して外部の機器より直接その内容を書き換えることができるようになっている。このことは、コントローラ２に接続された操作端末８がレジスタ２１の内容を変更できることを意味している。

外部指令同期運転実行部２２は、インタフェース２０を介してモータ駆動軸９に外部指令同期運転を実行する信号を送信し、実行させる部分である。また、外部指令同期運転停止部２３は、操作端末８とコントローラ２の間の通信回線が、物理的な断線を含むなんらかの要因により通信不能となったことを検出して外部指令同期運転を停止させる部分である。これらのブロックの動作の詳細については後述する。

以上示した機器制御システム１の機能ブロックは、本実施形態を説明する上で特に必要となる部分について示したものであり、関連の薄い部分については説明を簡略とするため省略している。したがって、機器制御システム１は、図３に示された以外の多様な機能をさらに有していて差し支えない。また、以降の説明では、必要に応じて適宜図３を参照することとする。

＜本発明の実施形態に係る機器制御システムの動作＞
続いて、本実施形態に係る機器制御システム１の動作を説明する。まず、操作端末８において、入力受付部８０ａにより、外部指令同期運転を開始する旨のユーザの指示が受け付けられると、かかる指示は外部指令同期運転指令部８１ａへと伝達され、外部指令同期運転指令部８１ａは外部指令同期運転の実行を開始する旨の信号である運転指令をインタフェース８２を通じコントローラ２へと送信する。

コントローラ２側では、外部指令同期運転指令部８１ａより運転指令が通知されることにより、運転状態保持レジスタ２１ａにモータ駆動軸９の運転状態が運転であることを示す情報が書き込まれ、保持される。これにより、操作端末８からの運転指令が非占有型通信により一度通知されただけである場合であっても、モータ駆動軸９の運転状態は継続的に運転であることが示される。そして、外部指令同期運転実行部２２は、運転状態保持レジスタに保持される運転状態が運転である場合に、インタフェース２０を通じてモータ駆動軸９に信号を送り、外部指令同期運転が実行される。

また、操作端末８において、入力受付部８０ａにより、外部指令同期運転を終了する旨のユーザの指示が受け付けられると、かかる指示は外部指令同期運転指令部８１ａへと伝達され、外部指令同期運転指令部８１ａは外部指令同期運転の実行を停止する旨の信号である停止指令をインタフェース８２を通じコントローラ２へと送信する。

コントローラ２側では、外部指令同期運転指令部８１ａより停止指令が通知されることにより、運転状態保持レジスタ２１ａにモータ駆動軸９の運転状態が停止であることを示す情報が書き込まれ、保持される。そして、外部指令同期運転実行部２２は、運転状態保持レジスタに保持される運転状態が停止である場合にはモータ駆動軸９に信号を送らないか、又はモータ駆動軸９を停止させる信号（ホールド信号）を送るため、外部指令同期運転は停止することとなる。

以上の動作においては、運転指令の送信後、操作端末８とコントローラ２との通信が途絶すると、コントローラ２が停止指令を受信することができなくなる。そこで、本実施形態にかかる機器制御システム１では、操作端末８の定周期通信部８１ｂが、運転指令が通知されたことにより、所定の周期でインタフェース８２を通じコントローラ２への通信を行うようになっている。ここで所定の周期は任意に設定してよいが、例えば１００ｍｓ周期とする。ユーザがこの周期を設定できるようにしてもよい。また、定周期通信部８１ｂによりなされる通信は、本実施形態では、通信毎に変化する値を通信途絶検出レジスタ２１ｂに書き込むというものである。例えば、通信途絶検出レジスタ２１ｂが８ビットの領域であれば、定周期通信部８１ｂは、通信毎に０、１、２、３…と１ずつ増加する値を通信途絶検出レジスタ２１ｂに書き込んでいき、２５５まで達するとまた０に戻る、といった具合である。もちろん、通信毎に書き込む値は１ずつ増加するものに限定されず、１ずつ減少するものであってもその他のルールにしたがって変化するものであってもよいが、少なくとも、直前の通信において用いた値と異なる値を書き込むものとなっている。なお、定周期通信部８１ｂによる通信は運転指令の有無と無関係に行ってもよいが、モータ駆動軸９が停止している状態では通信量を無駄に増大させることになるので、運転指令がなされない間は通信を停止することが好ましい。

コントローラ２側では、定周期通信部８１ｂより通信がなされることにより、通信毎に、通信途絶検出レジスタ２１ｂに新たな値が書き込まれる。この書き込みは操作端末８とコントローラ２との通信が確立している間は一定周期でなされるので、操作端末２とコントローラ２との通信が途絶していなければ、一定周期、ここでは１００ｍｓごとに通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容が変化することになる。

外部指令同期運転停止部２３は、少なくともこの一定周期以上の周期で通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容を参照する。そして、前回参照した時の通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容と新たに参照した通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容が異なっていれば、操作端末２とコントローラ２との通信は正常であると判断し、特に何も行わない。これに対し、前回参照した時の通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容と新たに参照した通信途絶検出レジスタ２１ｂの内容が一致していれば、操作端末２とコントローラ２との通信が途絶していることを意味しているので、外部指令同期運転停止部２３は、運転状態保持レジスタ２１ａにモータ駆動軸９の運転状態が停止であることを示す情報を書き込む。

このとき、モータ駆動軸９の駆動が位置追従制御、すなわち、モータ駆動軸９の現在位置が設定した目標位置となるような制御により行われている場合には、外部指令同期運転停止部２３は、運転状態保持レジスタ２１ａにモータ駆動軸９の運転状態が停止であることを示す情報を書き込むと同時に、モータ駆動軸９の現在位置と目標位置との偏差をリセットする。この偏差のリセットは、例えば、モータ駆動軸９がサーボモータを使用する場合にはサーボオフ信号をサーボコントローラ３に送り、サーボオフさせるとよい。あるいは、単に目標位置をリセットし、位置追従制御を解除してもよい。

この点について説明すると、モータ駆動軸９の現在位置と目標位置との偏差をリセットすることなくモータ駆動軸９の運転を停止させていた場合、運転停止状態が解除された際には位置追従制御が継続しているため、かかる偏差を解消しようとしてモータ駆動軸９が急加速等の予期せぬ動作をすることが考えられる。そこで、外部指令同期運転停止部２３は、運転状態保持レジスタ２１ａにモータ駆動軸９の運転状態が停止であることを示す情報を書き込み、モータ駆動軸９の運転を停止させると同時にモータ駆動軸９の現在位置と目標位置との偏差をリセットし、運転停止状態が解除された際の不用意な動作を防止するのである。

このように、本実施形態の機器制御システム１では、操作端末８に定周期通信部８１ｂを、コントローラ２に通信途絶検出レジスタ２１ｂと外部指令同期運転停止部２３を設けることにより、操作端末８とコントローラ２との通信が途絶えた場合に外部指令同期運転を直ちに停止することができるのである。なお、定周期通信部８１ｂからの一定周期の通信を、一旦、通信途絶検出レジスタ２１ｂを介して検出しているのは、操作端末８とコントローラ２が独立した機器であり、定周期通信部８１ｂと外部指令同期運転停止部２３の動作の同期をとることが難しく、両者の間の直接の通信が困難であるためである。しかしながら、外部指令同期運転停止部２３は定周期通信部８１ｂからの一定周期の通信が途絶したことを検出しさえすればよいので、ここで説明した通信途絶検出レジスタ２１ｂを用いる以外の方法を採用してもよい。

なお、以上説明した構成による操作端末８とコントローラ２との通信途絶の検出は、操作端末８とコントローラ２とが非占有型通信により接続されている場合に特に有用であるが、操作端末８とコントローラ２とが占有型通信により接続されている場合への適用を妨げるものではない。さらに、かかる通信途絶の検出自体は、モータ駆動軸の外部指令同期運転時のみにしか用い得ないものではなく、通常の運転指示に対しても有効である。

＜本発明の実施形態に係る操作端末の操作画面＞
続いて、操作端末８が画像表示部８０ｂに表示する操作画面と、画面上で行う操作を具体的に例示しつつ説明する。

図４は外部指令同期運転に関する操作を行う際に操作端末８が画像表示装置に表示する画面の一例である。同図は、操作端末が一般的なコンピュータであり、いわゆるマルチタスク・マルチウィンドウ表示が可能なＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を使用している場合に、かかるコンピュータを操作端末８として動作させるアプリケーションが画面上に表示するウインドウ１０を示している。なお、ここで提示したウインドウ１０は操作端末８が表示する画面の一例であり、そのデザインやレイアウト等は任意に変更してよい。

ウインドウ１０最上段のタイトル領域１１の下側には、リボン１２と呼ばれる領域が設けられており、操作端末８に対して指定できる種々の命令がアイコンとして表示されている。また、リボン１２はその上部のタブを指定することで複数種類のものを切り替えることができ、リボン１２ごとに使用できるアイコンの種類も異なる。図４では、外部指令同期運転に関する操作を行うところを示しているため、リボン１２は外部指令同期運転を示す「モータ手動運転」が選択されている。リボン１２のすぐ下は作業領域１３となっており、ユーザへの各種情報の視覚的な提示やユーザからの指定を行う領域である。作業領域１３に表示される内容はリボン１２の切り替えに伴って変更されるが、ここでは、外部指令同期運転における操作をするための操作画面１４が作業領域１３内に表示されている。

操作画面１４の上部にはタブ１５が設けられており、タブ１５を選択することにより、複数種類ある操作画面１４のいずれかを選択するようになっている。この操作画面１４の切り替えは、図３の画面切替部８１ｃによりなされており、画面切替部８１ｃは入力受付部８０ａにより受け付けられたユーザからの入力がタブ１５の選択である場合に、当該タブ１５に対応する操作画面１４を択一的に切り替えて表示する。本実施形態では、操作画面１００には図３に示されているとおり、連続運転操作画面、正転方向移動量指定操作画面、逆転方向移動量指定操作画面、絶対位置指定操作画面及び原点復帰操作画面が用意されている。

図４に示されている操作画面１４は、連続運転操作画面１００である。連続運転操作画面１００は、外部指令同期運転として、ユーザからの連続的な指示に応じて連続的にモータ駆動軸を運転する操作をするための画面である。より具体的には、連続運転操作画面１００に表示された正転ボタン１０１及び逆転ボタン１０２を押している（すなわち、画面上で選択している）間だけ、モータ駆動軸を正転方向及び逆転方向にそれぞれ運転させる。

外部指令同期運転時のモータ駆動軸の移動速度は、入力欄１０３に入力することにより指定できる。また、「カウンタ」と銘打たれた欄１０４は、現在位置カウンタであり、モータ駆動軸の任意の位置からの相対位置を表示している。クリアボタン１０５は現在位置カウンタの値をリセット、すなわち、０にするボタンである。すなわち、現在位置カウンタは、最後にクリアボタン１０５が押された位置からの相対位置を示している。例えば、モータ駆動軸が機械原点から４００ｍｍとなる位置でクリアボタン１０５が押され、その後機械原点から６００ｍｍとなる位置に移動したとすると、現在位置カウンタの欄１０４には、２００ｍｍが表示される。さらに、モータ駆動軸が機械原点から３００ｍｍとなる位置に移動したとすると、現在位置カウンタの欄１０４には、−１００ｍｍが表示されることとなる。

図５は、操作画面１４として正転方向移動量指定操作画面２００が選択された時の画面の一例である。正転方向移動量指定操作画面２００は、外部指令同期運転として、モータ駆動軸の移動量を数値として指定して、正転方向に移動させる操作をするための画面である。正転方向移動量指定操作画面２００には、現在位置カウンタである欄２０１とそのクリアボタン２０２、モータ駆動軸の移動速度の入力欄２０３のほか、移動量の入力欄２０４が設けられている。入力欄２０４に所望の移動量を入力した後、運転ボタン２０５を押すことによりモータ駆動軸は指定された移動速度で指定された移動量だけ正転方向に運転される。

停止ボタン２０６は、運転中のモータ駆動軸を途中で停止させるボタンである。また、復帰ボタン２０７は、モータ駆動軸の直前の動作前の状態にモータ駆動軸を復帰させるボタンである。この復帰ボタン２０７について説明すると、復帰動作指令部８１ｄは、外部指令同期運転指令部８１ａによる運転指令がなされた際に、モータ駆動軸の移動量又は、モータ駆動軸の移動前の位置座標を記憶している。そして、復帰ボタン２０７に対する操作が行われると、記憶していた移動量の正負を反転し、モータ駆動軸に逆向きでかつ同距離となる運転指令を行うか、記憶していた位置座標への運転指令をすることにより、モータ駆動軸に対してなされた直前の動作前の状態にモータ駆動軸を復帰させる動作を指示する。

なお、この復帰ボタン２０７は、外部指令同期運転が実行されるまではディスアクティベートしておいて操作を禁止してもよい。また、タブ１５への操作による操作画面１４の切り替えや、正転方向移動量指定操作画面２００以外の操作画面１４からの外部指令同期運転があった場合に復帰ボタン２０７への操作を禁止するようにしてもよい。このようにすると、不用意に復帰ボタン２０７への操作が行われた際に、予期せぬ動作が生じることが防止される。

また、復帰ボタン２０７への操作の禁止は、モータ駆動軸が既に原点復帰指定状態にある場合や、原点が設定されていない状態について行ってもよい。この禁止は、操作端末８側で行ってもよいし、コントローラ２側で行ってもよい。操作端末８側で復帰ボタン２０７への操作を禁止する場合には、モータ駆動軸が原点復帰状態にあるか否か、また、原点が設定されているか否かを情報として保持しておいて、かかる情報に基づいて復帰ボタン２０７をディスアクティベートする等すればよい。コントローラ２側で復帰ボタン２０７への操作を禁止する場合には、復帰ボタン２０７への操作がなされた場合にアラームを通知する等すればよい。

また、各ボタンの配置について述べると、図５に示した例では、停止ボタン２０６の左側に運転ボタン２０５が、また停止ボタン２０６の右側に復帰ボタン２０７が配置されている。

図６は、操作画面１４として逆転方向移動量指定操作画面３００が選択された時の画面の一例である。逆転方向移動量指定操作画面３００は、外部指令同期運転として、モータ駆動軸の移動量を数値として指定して、逆転方向に移動させる操作をするための画面である。図５に示した正転方向移動量指定操作画面２００とは、機能の上ではモータ駆動軸の回転方向が異なる以外は同一である。現在位置カウンタである欄３０１とそのクリアボタン３０２、モータ駆動軸の移動速度の入力欄３０３、移動量の入力欄３０４が設けられている点についても同様である。また、運転ボタン３０５、停止ボタン３０６及び復帰ボタン３０７の機能も同様である。

ここで、逆転方向移動量指定操作画面３００では、運転ボタン３０５の配置が停止ボタン３０６の右側に、復帰ボタン３０７の配置が停止ボタン３０６の左側となっており、その位置関係は、図５に示した正転方向移動量指定操作画面２００と逆となっている。すなわち、モータ駆動軸に対し動作を指示する画像であるモータ駆動軸動作指示画像としての運転ボタンと復帰動作を指示する画像である復帰動作指示画像としての復帰ボタンの位置関係は、正転方向移動量指定操作画面２００と、逆転方向移動量指定操作画面３００とで逆とされているのである。

この点について説明すると、移動量を指定してモータ駆動軸を移動させる場合、一旦運転の指令がなされると、停止ボタンが押されない限り、モータ駆動軸は指定された移動量だけの移動を自動的に継続する。このような動作において、モータ駆動軸の正転と逆転を間違えると、機器同士の干渉が生じる等不具合が生じやすい。そこで、本実施形態では、正転方向移動量指定操作画面２００と逆転方向移動量指定操作画面３００とを分離して択一的に切り替えて表示するようにすることで、正転方向の運転ボタン２０５と逆転方向の運転ボタン３０５が同時に画面に表示されないようにし、ボタンの選択間違いを防いでいる。さらに、本実施形態では、正転方向の運転ボタン２０５と逆転方向の運転ボタン３０５の位置関係を逆にし、運転ボタン同士、或いは復帰ボタン同士が同じ座標に表示されないようにすることで、タブ１５の選択間違いによるモータ駆動軸の正転と逆転を取り違える事態を防止し、モータ駆動軸の駆動における安全性を向上させているのである。

なお、正転方向移動量指定操作画面２００における入力欄２０４に入力された移動量と、逆転方向移動量指定操作画面３００における入力欄３０５に入力された移動量は独立に指定され保持されることが望ましい。すなわち、正転方向移動量指定操作画面２００における入力欄２０４に入力された移動量は逆転方向移動量指定操作画面３００における移動量としては反映されず、その逆もまた同様とする。

これにより、正転方向、逆転方向でそれぞれ異なる移動量の運転を繰り返し行う場合にも、運転の度に移動量を入力せずともよく、操作性が向上する。例えば、正転方向に１０ｍｍ移動する動作を５回繰り返し、その後逆転方向に５０ｍｍ移動して元の位置に戻ろうとする場合に、正転方向移動量指定操作画面２００における入力欄２０４に１０ｍｍを、また逆転方向移動量指定操作画面３００における入力欄３０４に５０ｍｍを入力しておけば、モータ駆動軸に移動を指令する度に移動量を入力せずともよく、また元の位置に戻る移動（この場合、逆転方向の移動）は一度の指示で行える。さらに、正転方向移動量指定操作画面２００における入力欄２０４に移動量を入力することで、逆転方向移動量指定操作画面３００における入力欄３０４に入力された移動量が意図せず変化するといった事態、又はその逆が生じないため、意図せぬ移動量による動作がなされる等の不慮の事態が引き起こされるのを防止できる。

図７は、操作画面１４として絶対位置指定操作画面４００が選択された時の画面の一例である。絶対位置指定操作画面４００は、外部指令同期運転として、モータ駆動軸の移動先の目標位置を数値として指定して移動させる操作をするための画面である。絶対位置指定操作画面４００には、現在位置カウンタである欄４０１とそのクリアボタン４０２、モータ駆動軸の移動速度の入力欄４０３のほか、目標位置の入力欄４０４が設けられている。入力欄４０４に所望の移動量を入力した後、運転ボタン４０５を押すことによりモータ駆動軸は指定された移動速度で指定された目標位置まで運転される。なお、このときのモータ駆動軸の回転方向は、現在位置と目標位置との位置関係により定まる。

停止ボタン４０６は、運転中のモータ駆動軸を途中で停止させるボタンである。また、復帰ボタン４０７は、モータ駆動軸の直前の動作前の状態にモータ駆動軸を復帰させるボタンである。

最後に、図８は、操作画面１４として原点復帰操作画面５００が選択された時の画面の一例である。原点復帰操作画面５００は、外部指令同期運転として、モータ駆動軸を機械原点が検出されるまで正転方向及び逆転方向の少なくともいずれかに移動させ、原点位置を設定する操作をするための画面である。原点復帰操作画面５００には、現在位置カウンタである欄５０１とそのクリアボタン５０２、モータ駆動軸の移動速度の入力欄５０３のほか、原点復帰方向を指定するラジオボタン５０４が設けられている。原点復帰方向を指定した後、運転ボタン５０５を押すことによりモータ駆動軸は指定された移動速度で指定された方向への運転を開始する。その後機械原点が検出された時点でモータ駆動軸を停止させ、機械原点が検出された位置を原点位置として設定する。停止ボタン５０６は、運転中のモータ駆動軸を途中で停止させるボタンである。

なお、図８に示した以外にも、原点復帰の動作をより細かく設定するための入力欄をさらに追加してもよい。例えば、モータ駆動軸を機械原点まで移動させるにあたり、段階的に減速する場合にはそれぞれの段階における移動速度を入力させたり、機械原点へと移動させる際のアルゴリズムを変更できるようにしたりしてもよい。

以上説明した実施形態は具体例として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成や例示した画面そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、物理的構成の形状や数、配置等や画面デザインを変更したりしてもよい。本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１ 機器制御システム、２ コントローラ、２ａ 情報通信コネクタ、３ サーボコントローラ、３ａ 情報通信コネクタ、３ｂ サーボコネクタ、４ Ｉ／Ｏユニット、４ａ 情報通信コネクタ、４ｂ 入力コネクタ、４ｃ 出力コネクタ、５ リニアスライダ、６ スイッチ、７ ランプ、８ 操作端末、８ａ ＣＰＵ、８ｂ ＲＡＭ、８ｃ 外部記憶装置、８ｄ ＧＣ、８ｅ 入力デバイス、８ｆ Ｉ／Ｏ、８ｇ データバス、８ｈ モニタ、９ モータ駆動軸、１０ ウインドウ、１１ タイトル領域、１２ リボン、１３ 作業領域、１４ 操作画面、１５ タブ、２０ インタフェース、２１ レジスタ、２１ａ 運転状態保持レジスタ、２１ｂ 通信途絶検出レジスタ、２２ 外部指令同期運転実行部、２３ 外部指令同期運転停止部、８０ ユーザインタフェース、８０ａ 入力受付部、８０ｂ 画像表示部、８１ 情報処理部、８１ａ 外部指令同期運転指令部、８１ｂ 定周期通信部、８１ｃ 画面切替部、８１ｄ 復帰動作指令部、８２ インタフェース、１００ 連続運転操作画面、１０１ 正転ボタン、１０２ 逆転ボタン、１０３ 入力欄、１０４ 欄、１０５ クリアボタン、２００ 正転方向移動量指定操作画面、２０１ 欄、２０２ クリアボタン、２０３ 入力欄、２０４ 入力欄、２０５ 運転ボタン、２０６ 停止ボタン、２０７ 復帰ボタン、３００反転方向移動量指定操作画面、３０１ 欄、３０２ クリアボタン、３０３ 入力欄、３０４ 入力欄、３０５ 運転ボタン、３０６ 停止ボタン、３０７ 復帰ボタン、４００ 絶対位置指定操作画面、４０１ 欄、４０２ クリアボタン、４０３ 入力欄、４０４ 入力欄、４０５ 運転ボタン、４０６ 停止ボタン、４０７ 復帰ボタン、５００ 原点復帰操作画面、５０１ 欄、５０２ クリアボタン、５０３ 入力欄、５０４ ラジオボタン、５０５ 運転ボタン、５０６ 停止ボタン。

Claims (10)

1. モータ駆動軸を含む機器を制御するコントローラと、
   前記コントローラと通信接続される操作端末と、
   を有し、
   前記操作端末は、
   前記モータ駆動軸に対する外部指令同期運転の実行を指示する運転指令を前記コントローラに通知する外部指令同期運転指令部と、
   少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、前記コントローラに対し所定の周期で通信を行う定周期通信部と、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記運転指令に基づいて外部指令同期運転を実行する外部指令同期運転実行部と、
   少なくとも前記外部指令同期運転がなされている間、前記定周期通信部からの通信を監視し、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に外部指令同期運転を停止する外部指令同期運転停止部と、
   を備えた、
   機器制御システム。
2. 前記コントローラは、前記外部指令同期運転の運転状態を保持する運転状態保持レジスタを備え、
   前記運転指令は、前記運転状態保持レジスタに保持される運転状態を停止から運転に書き換えるものであり、
   前記外部指令同期運転実行部は、前記運転状態保持レジスタが保持する運転状態が運転である場合に前記外部指令同期運転を実行し、
   前記外部指令同期運転停止部は、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に前記運転状態保持レジスタに保持される運転状態を運転から停止に書き換える、
   請求項１に記載の機器制御システム。
3. 前記コントローラは、前記非占有型通信により書き換え可能な通信途絶検出レジスタを備え、
   前記定周期通信部は、所定の周期で前記通信途絶検出レジスタの内容を書き換え、
   前記外部指令同期運転停止部は、前記所定の周期で前記通信途絶検出レジスタを参照し、前記通信途絶検出レジスタの値に変化が無い場合に前記定周期通信部からの通信が途絶えたと判定する、
   請求項１又は２に記載の機器制御システム。
4. 前記外部指令同期運転停止部は、外部指令同期運転を停止する際に、前記モータ駆動軸の現在位置と目標位置との偏差をリセットする請求項１〜３のいずれかに記載の機器制御システム。
5. モータ駆動軸を含む機器を制御するコントローラと、
   前記コントローラと通信接続される操作端末と、
   を有し、
   前記操作端末は、前記コントローラに対し所定の周期で通信を行う定周期通信部を備え、
   前記コントローラは、前記定周期通信部からの通信を監視し、前記定周期通信部からの通信が途絶えた場合に前記モータ駆動軸を停止する、
   機器制御システム。
6. 前記操作端末は、前記モータ駆動軸の正転方向移動を指示する正転方向移動量指定操作画面と、前記モータ駆動軸の逆転方向移動を指示する逆転方向移動量指定操作画面を択一的に切り替えて画像表示装置に表示する、
   請求項１〜５のいずれかに記載の機器制御システム。
7. 前記正転方向移動量指定操作画面におけるモータ駆動軸動作指示画像と復帰動作指示画像の位置関係に対し、前記逆転方向移動量指定操作画面におけるモータ駆動軸動作指示画像と復帰動作指示画像の位置関係は逆となっている、
   請求項６に記載の機器制御システム。
8. 前記正転方向移動量指定操作画面における移動量と、前記逆転方向移動量指定操作画面における移動量は独立に指定できる
   請求項６又は７に記載の機器制御システム。
9. 前記操作端末は、復帰動作指示画像を画像表示装置に表示し、
   前記復帰動作指示画像に対する指定により、前記モータ駆動軸に対してなされた直前の動作前の状態に前記モータ駆動軸を復帰させる動作を指示する復帰動作指令部を備えた、
   請求項１〜８のいずれかに記載の機械制御システム。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の機器制御システムに使用されるコントローラ。

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