JP2021163030A - 制御装置、プログラムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御周期内において、システムサービスを実施できる時間を確保する。【解決手段】制御装置は、予め定められた周期においてプロセッサで実行される最も実行の優先度が高いリアルタイム制御のための第１のプログラムと、第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、リアルタイム制御に関連する処理のための第２のプログラムと、第２のプログラムより実行の優先度が低く、周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムと、スケジューラとを含み、スケジューラは、周期内において、第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行されると、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させる。【選択図】図１

Description

この開示は、優先度の異なる複数のプログラムを実行する制御装置に関する。

様々な生産現場において、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの制御装置を用いたＦＡ（Factory Automation）技術が広く普及している。このような制御装置では、制御周期内で複数種類のプログラムを実行させるようなニーズがある。特開２０１９−３６０４３号公報（特許文献１）は、各タスクが有する優先度に従い複数のタスクを順番に実行する制御装置を開示する。

特開２０１９−３６０４３号公報

ＰＬＣなどの制御装置においては、制御対象を制御するプログラムの実行の優先度は高く設定される。これに対して、いわゆる制御とは異なるシステムサービスに係るプログラムの実行の優先度は低く設定され、制御周期の空き時間で実行される。

制御が複雑化するに伴い制御プログラムの実行時間は長くなって、制御周期内に空き時間がなくなる傾向がある。その一方で、システムサービスを実施する時間も確保したいとのニーズがある。したがって、予め定められた周期内において、システムサービスを実施できる時間を確保できる仕組みが望まれる。

この開示に係る制御対象を制御する制御装置は、プロセッサと、複数のプログラムを格納する記憶部と、予め定められた周期内で、プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラと、を含み、記憶部の複数のプログラムは、周期においてプロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、第２のプログラムより実行の優先度が低く、周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを含み、スケジューラは、周期内において、第２のプログラムの実行を開始し、その後に第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させる切替部を含む。

上述の開示によれば、スケジューラの切替部は、周期内において、プロセッサに優先度に従いプログラムを実行させる場合に、第２のプログラムの実行を開始し、その後に第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行されたときは、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させる。これにより、第３のプログラムを周期内で実行する時間を確保することが可能となり、当該周期内において、システムサービスを実施できる。

上述の開示において、リアルタイム制御処理は、関連処理により生成された中間コードに基づき制御対象への指令値を生成する処理を含み、予め定められた種類の命令コードは、実行されると複数周期にわたる中間コードを生成する命令コードを含む。

上述の開示によれば、第２のプログラムの実行が中断されるとしても、リアルタイム制御処理において、先行して生成された複数周期に亘る中間コードに基づき指令値を生成することができる。

上述の開示において、予め定められた種類の命令コードは、待ち合わせ条件と当該待ち合わせ条件が満たされるかを判断するコードを用いて記述される待ち合わせ命令コードを含む。

上述の開示によれば、待ち合わせ命令コードが実行されて待ち合わせ条件が満たされるまで関連処理が待ち状態となる場合において、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させることができる。

上述の開示において、第２のプログラムは、インタプリタ言語で記述されたプログラムを含む。

上述の開示によれば、制御装置は、インタプリタによる命令コードの解析結果を利用することで、予め定められた種類の命令コードが実行されるか否かを判断できる。

上述の開示において、システムサービスは、制御対象に関するデータを含むレコードを時系列に格納する時系列データベースの処理を含む。

上述の開示によれば、制御装置は、第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させることにより、制御対象に関するデータを含むレコードを時系列に格納する時系列データベースの処理時間を、周期内で確保することが可能となる。

上述の開示において、制御装置は、さらに、周期毎に、時系列データベースへ格納すべきレコードを構成するためのデータを生成するデータ生成部と、データ生成部により生成されるデータを順次格納する、揮発性の主記憶装置上に形成されるノンブロッキングキューと、を備え、システムサービスは、ノンブロッキングキューからデータを読み出し、時系列データベースに格納する処理を含む。

上述の開示によれば、周期内で比較的高速に生成されるデータを、ノンブロッキングキューを経由して、比較的アクセス速度の遅い時系列データベースに格納することができる。

上述の開示において、制御装置が時系列データベースを備える。
上述の開示によれば、制御装置は、内部に時系列データベースを備えることができる。

上述の開示において、制御装置は、さらに、ノンブロッキングキューのメモリ残量を監視する残量監視部を備え、切替部は、メモリ残量と閾値の比較の結果に基づき、プロセッサに、実行中の第２のプログラムの実行を中断させ、第３のプログラムの実行を開始させる。

上述の開示によれば、制御装置は、ノンブロッキングキューのメモリ残量と閾値の比較の結果に基づき、プロセッサに、実行中の第２のプログラムの実行を中断させ、第３のプログラムの実行を開始させることができる。

上述の開示において、第１のプログラムは、第２のプログラムの実行が中断した場合に実行される、関連処理の命令コードを含む。

上述の開示によれば、制御装置は、第２のプログラムの実行が中断されると、第１のプログラムの実行中において、関連処理の命令コードを実行することができる。

この開示に係るプログラムは、制御対象を制御するためのプロセッサを有する制御装置で実行されるプログラムであって、予め定められた周期内で、プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラプログラムと、周期においてプロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、第２のプログラムより実行の優先度が低く、周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを備え、スケジューラプログラムは、周期内において、第２のプログラムの実行を開始し、その後に第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させるスイッチプログラムを含む。

この開示によれば、プロセッサが優先度に従いプログラムを実行中において、スイッチプログラムが実行されることにより、周期内において、第３のプログラムを実行する時間を確保できる。これにより、予め定められた周期内において、システムサービスを実施できる時間を確保できる仕組みを提供できる。

この開示に係る制御方法は、制御対象を制御するためのプロセッサを有する制御装置を制御する制御方法であって、制御装置は、予め定められた周期においてプロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、第２のプログラムより実行の優先度が低く、周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを備え、制御方法は、周期内で、プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するステップを、備え、管理するステップは、周期内において、第２のプログラムの実行を開始し、その後に第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行されるか否かを判断するステップと、判断に基づき、場合、プロセッサに第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させるステップとを含む。

この開示によれば、プロセッサが優先度に従いプログラムを実行中において、周期内において、第３のプログラムを実行する時間を確保できる。これにより、予め定められた周期内において、システムサービスを実施できる時間を確保できる仕組みを提供できる。

この開示によれば、制御周期内において、システムサービスを実施できる時間を確保できる。

適用例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る制御システム１の全体構成例を示す模式図である。 実施の形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御装置１００のソフトウェア構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御装置１００における時系列データベース１８０に関する処理の要部を示す模式図である。 実施の形態に係る制御装置１００における時系列データベース１８０に格納されるレコードのデータ構造の一例を示す図である。 実施の形態に係る制御装置１００における時系列データベース１８０に格納されるレコードのデータ構造の一例を示す図である。 実施の形態に係る制御装置１００における周期制御の一例を示す模式図である。 実施の形態に係る制御装置１００における周期制御の一例を示す模式図である。 実施の形態に係る制御装置１００における周期制御の一例を示す模式図である。 実施の形態に係る制御装置１００における周期制御の一例を示す模式図である。 実施の形態に係る制御アプリケーション処理部３０の処理を概略的に示すフローチャートである。 実施の形態に係るプログラム解析部３４の処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係る命令コードの種類とプログラムコードの対応関係を示す表である。 実施の形態に係るスケジューラ２５の処理を概略的に示すフローチャートである。 実施の形態に係る制御アプリケーションプログラム１５４２の一部を模式的に示す図である。 実施の形態に係る切替部２６の処理を概略的に示すフローチャートである。 実施の形態に係る制御アプリケーション処理部３０１が実行する命令コードの一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る制御装置１００の時系列データベース１８０に格納される時系列データを用いたアプリケーションの一例を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜Ａ．適用例＞
図１は、適用例を模式的に示す図である。図１を参照して、本開示が適用される場面の一例について説明する。図１を参照して、ＦＡの生産現場に備えられる制御対象を制御する制御装置１００は、プロセッサ１０２と、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）などの二次記憶装置１０８と、スケジューラ２５と、時系列データベース１８０と、を備える。制御装置１００は、ＰＬＣなどのコントローラを含む。「制御対象」は、ＦＡの生産ラインに備えられて制御の対象となる機械または設備、センサなどを含む。機械または設備は、ロボット、テーブル、コンベアなどのメカニカル機構を含む。

スケジューラ２５は、予め定められた周期内で、プロセッサ１０２に優先度に従い実行させるプログラムを管理する。時系列データベース１８０は、周期毎に生成される制御対象に関するデータを含むレコードを時系列にストレージに格納するよう構成される。本実施の形態では、予め定められた周期は、制御周期Ｔに相当する。

二次記憶装置１０８は、プロセッサ１０２が読み取り可能なように複数のプログラムを格納する。二次記憶装置１０８に格納されるプログラムは、第１のプログラム、第２のプログラムおよび第３のプログラムを含む。第１のプログラムは、制御周期Ｔにおいてプロセッサ１０２で実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、制御対象のリアルタイム制御処理のために実行される。第２のプログラムは、第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、リアルタイム制御に関連する関連処理のために実行される。第３のプログラムは、第２のプログラムより実行の優先度が低いシステムサービスのプログラムであって、制御周期Ｔにおいてプロセッサ１０２の空き時間がある場合に実行される。実施の形態では、プロセッサ１０２の空き時間は、プロセッサ１０２がプログラム（プロセス，タスク）を実行していないアイドル状態の期間を示す。

例えば、第１のプログラムは、「ＩＥＣプログラム」を含む。ＩＥＣプログラムは、実行毎に全体がスキャンされて、実行される毎に１または複数の指令値を演算するプログラムを包含する用語である。ＩＥＣプログラムは、典型的には、国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission：ＩＥＣ）によって規定された国際規格ＩＥＣ６１１３１−３に従って記述された１または複数の命令からなるプログラムを包含する。ＩＥＣプログラムには、シーケンス制御のためのロジック処理部およびモーション制御のためのモーション処理部の命令を含み得る。ＩＥＣプログラムは、制御周期Ｔ毎にすべてのプログラムが実行（スキャン）される。ＩＥＣプログラムは、対象のリアルタイム制御などのような即時性および高速性が要求される制御に好適である。なお、ＩＥＣプログラムとしては、国際規格ＩＥＣ６１１３１−３に従って記述された命令に限らず、ＰＬＣの製造メーカまたはベンダーなどが独自に規定した命令を含むようにしてもよい。

シーケンス制御のロジック処理部は、基本的には、入力値、出力値、内部値などを演算する１または複数の論理回路により記述されるプログラム（シーケンスプログラム）を先頭から最終まで順番に実行する方式である。１回の制御周期Ｔにおいて、プログラムの先頭から最終まで実行され、次の制御周期Ｔにおいて、プログラムの先頭から最終までが再度実行される。なお、シーケンスプログラムは、電気回路を表現するプログラムである。

モーション制御のモーション処理部は、後述する制御アプリケーション処理部が出力する中間コードに従い、制御対象に含まれるサーボモータなどのアクチュエータに対して、位置、速度、加速度、加加速度、角度、角速度、角加速度、角加加速度などの数値を指令値として演算する処理を含む。モーション制御においても、１回の制御周期Ｔにおいて、ファンクションブロックや数値演算式などにより記述されるプログラム（モーション処理プログラム）の先頭から最終までが実行される。すなわち、制御周期Ｔ毎に指令値は演算（更新）されることになる。モーション処理部が用いる中間コードは、複数の制御周期Ｔに亘って指令値を演算できるだけの命令を含むことが多いから、モーション処理部が中間コードを取得するタイミングは、各制御周期Ｔでなくともよい。

第２のプログラムは、制御アプリケーションプログラムを含む。制御アプリケーションプログラムが制御アプリケーション処理部により実行されることにより、例えば、ＣＮＣ（Computer Numerical Control：コンピュータ数値制御）および／または産業用ロボットを用いた、特定の加工または動作を行う装置または機械ならびにそれらの制御に係る処理が実現され得る。

第２のプログラムは、制御対象のリアルタイム制御に関連した関連処理を実現するための１または複数の命令からなるプログラムを包含し、基本的には、「ＩＥＣプログラム」には含まれない制御アプリケーションプログラムなどのプログラムを包含する。第２のプログラムは、一例として、ＣＮＣではＧ言語を用いて記述され、産業用ロボット制御ではロボット言語を用いて記述される。これらの言語はインタプリタ言語を含む。インタプリタ言語で記述される第２のプログラムは、命令コードを逐次解釈し実行するインタプリタ方式で実行される。なお、第２のプログラムは、インタプリタ言語で記述されたプログラムに限定されず、第１のプログラムと同様のＩＥＣプログラムの言語で記述されてもよい。

プロセッサ１０２は、インタプリタプログラムを実行することによりインタプリタを提供する。インタプリタは、第２のプログラムに記述された１または複数の命令コードを解釈し、その解釈された内容に基づいて、制御周期Ｔ毎にモーション処理部が指令値を演算するための中間コードを生成する。中間コードは、第２のプログラムに記述された１または複数の命令コード毎に生成されるので、１つの第２のプログラムから複数の中間コードが生成されることが多い。このような中間コードの生成が、上記に述べた関連処理に含まれ得る。

中間コードの各々においては、制御周期Ｔの時刻（あるいは、時間）を入力として、指令値を演算できる関数が規定され得る。すなわち、中間コードは、モーション処理部が制御周期Ｔ毎に指令値を演算するための関数であってもよい。このような関数を用いることで、モーション処理部は、第２のプログラムによって生成される中間コードを順次参照して、各制御周期Ｔにおける指令値を演算できる。

スケジューラ２５は、制御周期Ｔ内において、プロセッサ１０２に、第１のプログラム、第２のプログラムおよび第３のプログラムを各プログラムが有する優先度に従い実行させる。第１〜第３のプログラムは、それぞれ、当該プログラムが他のプログラムよりも優先して実行されるべき度合いを示す優先度が設定されている。第２のプログラムおよび第３のプログラム制御周期Ｔ内では、プロセッサ１０２は、第１のプログラムを実行開始し（時間ｔ０）、第１のプログラムが実行終了すると第２のプログラムを実行開始する（時間ｔ１）。その後、第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合（ステップＲ１）、スケジューラ２５が備える切替部２６は、プロセッサ１０２に実行させるプログラムを切替える（ステップＲ２、時間ｔ２）。切替えでは、切替部２６は、プロセッサ１０２に第２のプログラムの実行を中断させ第３のプログラムを実行開始させる（ステップＲ３，Ｒ４）。

このように第２のプログラムの実行を中断させることにより、制御周期Ｔ内においてプロセッサ１０２の空き時間が設けられて、この空き時間で第３のプログラムが実行される。これにより、制御周期Ｔ内において、システムサービスを実施できる時間を確保することができる。

システムサービスは、例えば、時系列データベース１８０の処理を含み得る。したがって、制御周期Ｔ内において時系列データベース１８０の処理時間を確保することができる。

＜Ｂ．制御システムの全体構成例＞
まず、本実施の形態に係る制御装置を含む制御システム１の全体構成例について説明する。

図２は、実施の形態に係る制御システム１の全体構成例を示す模式図である。図２を参照すると、実施の形態に係る制御システム１は、主たる構成要素として、制御対象を制御する制御装置１００を含む。

制御装置１００は、ＰＬＣなどの、一種のコンピュータとして具現化されてもよい。制御装置１００は、フィールドバス２を介してフィールド装置群８と接続されるとともに、フィールドバス４を介して１または複数の表示装置３００と接続される。制御装置１００は、それぞれのバスまたはネットワークを介して、接続された装置との間でデータを遣り取りする。一般的に「フィールドバス」は、「フィールドネットワーク」とも称されるが、説明の簡素化のため、以下の説明においては、「フィールドバス」と総称する。すなわち、実施の形態の「フィールドバス」は、「フィールドバス」に加えて「フィールドネットワーク」を含み得る。

制御装置１００は、製造装置や設備を制御するための各種演算を実行する制御演算を行う。制御装置１００は、制御演算処理に加えて、フィールド装置群８にて計測され、制御装置１００へ転送されるデータ（以下、「入力データ」とも称す。）や制御演算処理によって算出される各種のデータを取得する入出力処理を行う。

制御装置１００は、時系列データベース１８０をさらに有している。時系列データベース１８０は、後述するように、入出力処理により取得される各種データを時系列に格納する。図２では、時系列データベース１８０は、時系列ＤＢ１８０と示されている。

具体的には、制御装置１００は、指定された、制御対象に関するデータを含むレコードを生成するデータ生成処理を行い、時系列データベース１８０は、データ生成処理により生成されるデータを時系列に格納する。

時系列データベース１８０に格納されるレコードの群を「時系列データ」とも称す。本明細書において、「時系列データ」は、任意の対象についてのデータ（観測値）の時間的な変化を連続的（あるいは、一定間隔をおいて不連続）に観測して得られる一連の値を意味する。

本明細書において「観測値」は、制御装置１００での制御演算において利用可能な値（実値）を総称する概念であり、典型的には、制御対象から取得されて制御演算に入力される値（フィールドから取得された測定値など）、取得された入力値に基づいて制御演算によって決定される制御対象に対する出力値（フィールドへ与えられる指令値など）、制御演算の過程において算出される演算値（任意の変数値）などを含み得る。すなわち、「観測値」は、制御装置１００においてデータとして格納できる、あるいは、制御装置１００からデータとして外部出力できる任意の値を包含するものである。

フィールドバス２およびフィールドバス４は、データの到達時間が保証される、定周期通信を行うバスまたはネットワークを採用することが好ましい。このような定周期通信を行うバスまたはネットワークとしては、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）などが知られている。また、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）、ＣｏｍｐｏＮｅｔ（登録商標）などを採用してもよい。

フィールド装置群８は、制御対象または制御に関連する製造装置や生産ラインなど（以下、「フィールド」とも総称する。）から入力データを収集する装置を含む。このような入力データを収集する装置としては、入力リレーや各種センサ（例えば、アナログセンサ、温度センサ、振動センサなど）などが想定される。フィールド装置群８は、さらに、制御装置１００にて生成される指令（以下、「出力データ」とも称す。）に基づいて、フィールドに対して何らかの作用を与える装置を含む。このようなフィールドに対して何らかの作用を与える装置としては、出力リレー、コンタクタ、サーボドライバおよびサーボモータ、その他任意のアクチュエータが想定される。

フィールド装置群８は、フィールドバス２を介して、制御装置１００との間で、入力データおよび出力データを含むデータを遣り取りする。図２に示す構成例においては、フィールド装置群８は、リモートＩ／Ｏ（Input/Output）装置１２と、リレー群１４と、画像センサ１８およびカメラ２０と、サーボドライバ２２およびサーボモータ２４と、産業用ロボット２５１およびロボットコントローラ２３とを含む。フィールド装置群８としては、これらに限られることなく、入力データを収集できるデバイス、または、出力データに基づく何らかのアクションができるデバイスであれば、どのようなものを採用してもよい。

リモートＩ／Ｏ装置１２は、フィールドバス２を介して通信を行う通信カプラと、入力データの取得および出力データの出力を行うための入出力部（以下、「Ｉ／Ｏユニット」とも称す。）とを含む。このようなＩ／Ｏユニットを介して、制御装置１００とフィールドとの間で入力データおよび出力データが遣り取りされる。図２には、リレー群１４を介して、入力データおよび出力データとして、デジタル信号が遣り取りされる例が示されている。

Ｉ／Ｏユニットは、フィールドバスに直接接続されるようにしてもよい。図２には、フィールドバス２にＩ／Ｏユニット１６が直接接続されている例を示す。

画像センサ１８は、カメラ２０によって撮像された画像データに対して、パターンマッチングなどの画像計測処理を行って、その処理結果を制御装置１００へ出力する。

サーボドライバ２２は、制御装置１００からの出力データ（例えば、位置指令や速度指令など）に従って、サーボモータ２４を駆動する。

上述のように、フィールドバス２を介して、制御装置１００とフィールド装置群８との間でデータが遣り取りされることになるが、これらの遣り取りされるデータは、数１００μｓｅｃオーダ〜数１０ｍｓｅｃオーダのごく短い周期で更新されることになる。なお、このような遣り取りされるデータの更新処理は、Ｉ／Ｏリフレッシュ処理とも称される。

また、フィールドバス４を介して制御装置１００と接続される表示装置３００は、ユーザからの操作を受けて、制御装置１００に対してユーザ操作に応じたコマンドなどを出力するとともに、制御装置１００での演算結果などをグラフィカルに表示する。

制御装置１００は、サポート装置２００が接続可能になっていてもよい。サポート装置２００は、制御装置１００が制御対象を制御するために必要な準備を支援する装置である。具体的には、サポート装置２００は、制御装置１００で実行されるプログラムの開発環境（プログラム作成編集ツール、パーサ、コンパイラなど）、制御装置１００および制御装置１００に接続される各種デバイスのパラメータ（コンフィギュレーション）を設定するための設定環境、生成したユーザプログラムを制御装置１００へ出力する処理、制御装置１００上で実行されるユーザプログラムなどをオンラインで修正・変更する処理、などを提供する。

制御装置１００は、さらに、入出力処理により取得されたデータおよび／または時系列データベース１８０に格納されたデータを外部装置へ出力するゲートウェイ処理も有している。

外部装置として、図２には、制御装置１００と上位ネットワーク６を介して接続される、製造実行システム（ＭＥＳ：Manufacturing Execution System）４００およびＩｏＴ（Internet of Things）サービス４５０を典型例として示す。制御装置１００は、これらの外部システムや外部サービスに対して、制御対象の製造装置や設備からの情報を提供することができる。

製造実行システム４００は、制御対象の製造装置や設備からの情報を取得して、生産全体を監視および管理するものであり、オーダ情報、品質情報、出荷情報などを扱うこともできる。製造実行システム４００の内部、あるいは、製造実行システム４００と並列して、情報を格納するためのデータベースを配置してもよい。制御装置１００は、制御対象の製造装置や設備での製造状態などを示す製造データを製造実行システム４００から取得することができる。

ＩｏＴサービス４５０は、上位ネットワーク６に接続された、あるいは、上位ネットワーク６に接続されるインターネットに接続された、１または複数のコンピュータで構成される、一種のクラウドサービスが想定される。ＩｏＴサービス４５０を構成するシステムは、通信処理を行い、制御装置１００から送信された任意の情報を１または複数のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）など）で処理するとともに、所定の出力を行うシステムをいう。

ＩｏＴサービス４５０としては、制御対象の製造装置や設備からの情報を取得して、マクロ的またはミクロ的な分析などを行うシステムを想定している。例えば、制御対象の製造装置や設備からの情報に含まれる何らかの特徴的な傾向を抽出するデータマイニングや、制御対象の設備や機械からの情報に基づく機械学習を行うための機械学習ツールなどが想定される。

制御装置１００は、他の制御装置１００と通信可能に接続されることもある。
＜Ｃ．制御装置のハードウェア構成例＞
実施の形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例について説明する。

図３は、実施の形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３を参照すると、制御装置１００は、演算処理部および１または複数のＩ／Ｏユニット１２４−１，１２４−２，…を含む。

制御装置１００は、プロセッサ１０２と、チップセット１０４と、主記憶装置１０６と、内部ストレージに相当する二次記憶装置１０８と、上位ネットワークコントローラ１１０と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コントローラ１１２と、外部ストレージインターフェイス１１４と、ローカルバスコントローラ１２２と、フィールドバスコントローラ１１８，１２０と、カウンタ１２６と、ＲＴＣ（Real Time Clock）１２８とを含む。

プロセッサ１０２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、二次記憶装置１０８に格納された各種プログラムを読出して、主記憶装置１０６に展開して実行することで、制御対象に応じた制御、および、後述するような各種処理を実現する。二次記憶装置１０８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性記憶装置などで構成される。主記憶装置１０６は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置などで構成される。

チップセット１０４は、プロセッサ１０２と各デバイスを制御することで、制御装置１００全体としての処理を実現する。

二次記憶装置１０８には、基本的な動作を実現するためのシステムプログラムに加えて、制御対象の製造装置や設備に応じて作成されるユーザプログラムが格納される。

上位ネットワークコントローラ１１０は、上位ネットワーク６を介して、製造実行システム４００やＩｏＴサービス４５０（図２参照）などとの間のデータを遣り取りする。上位ネットワークコントローラ１１０は、典型的には、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）といった専用回路を用いて実現される。

ＵＳＢコントローラ１１２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）接続を介してサポート装置２００との間のデータの遣り取りを制御する。ＵＳＢコントローラ１１２は、典型的には、ＡＳＩＣやＦＰＧＡといった専用回路を用いて実現される。

外部ストレージインターフェイス１１４は、外部ストレージ１１６を着脱可能に構成されており、外部ストレージ１１６に対してデータを書込み、外部ストレージ１１６から各種データ（ユーザプログラムやトレースデータなど）を読出すことが可能になっている。外部ストレージ１１６は、例えば、ＳＤカードなどのフラッシュメモリからなる揮発性記憶装置に相当する。

カウンタ１２６は、制御装置１００における各種処理の実行タイミングを管理するための時刻基準として用いられる。カウンタ１２６は、典型的には、所定周期毎にカウンタ値をインクリメントまたはデクリメントする。カウンタ１２６として、プロセッサ１０２を駆動するシステムバス上に配置された、ハードウェアタイマーである高精度イベントタイマー（ＨＰＥＴ：High Precision Event Timer）などを用いて実装してもよいし、あるいは、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの専用回路を用いて実装してもよい。

ＲＴＣ１２８は、計時動作を行う一種のカウンタであり、現在時刻をプロセッサ１０２などへ提供する。

ローカルバスコントローラ１２２は、制御装置１００に搭載されるＩ／Ｏユニット１２４−１，１２４−２，…との間でデータを遣り取りするインターフェイスである。ローカルバスコントローラ１２２は、典型的には、ＡＳＩＣやＦＰＧＡといった専用回路を用いて実現されるが、ソフトウェア実装で実現してもよい。ソフトウェア実装を採用する場合には、ローカルバスコントローラ１２２は、主として、プロセッサ、主記憶装置、ストレージなどで構成され、プロセッサがストレージに格納されたシステムプログラム（ファームウェア）などを読出して、主記憶装置に展開して実行することで、必要な処理を実現する。

ローカルバスコントローラ１２２は、ローカルバスを介して接続される他のデバイスである、Ｉ／Ｏユニット１２４−１，１２４−２，…との間でタイミングを管理するための時刻基準として用いられるカウンタ１２３を有している。同様に、Ｉ／Ｏユニット１２４−１，１２４−２，…の各々も、ローカルバスコントローラ１２２および他のＩ／Ｏユニットとの間でタイミングを管理するための時刻基準として用いられるカウンタ１２５を有している。カウンタ１２３およびカウンタ１２５については、上述のカウンタ１２６と同様の構成を採用できる。

フィールドバスコントローラ１１８は、フィールドバス２を介した他のデバイスとの間のデータの遣り取りを制御する。フィールドバスコントローラ１１８は、典型的には、ＡＳＩＣやＦＰＧＡといった専用回路を用いて実現されるが、ソフトウェア実装で実現してもよい。ソフトウェア実装を採用する場合には、フィールドバスコントローラ１１８は、主として、プロセッサ、主記憶装置、ストレージなどで構成され、プロセッサがストレージに格納されたシステムプログラム（ファームウェア）などを読出して、主記憶装置に展開して実行することで、必要な処理を実現する。フィールドバスコントローラ１１８は、他のデバイスとの間でタイミングを管理するための時刻基準として用いられるカウンタ１１９を有している。

同様に、フィールドバスコントローラ１２０は、フィールドバス４を介した他のデバイスとの間でデータを遣り取りする。フィールドバスコントローラ１２０は、典型的には、ＡＳＩＣやＦＰＧＡといった専用回路を用いて実現されるが、ソフトウェア実装で実現してもよい。ソフトウェア実装を採用する場合には、フィールドバスコントローラ１２０は、主として、プロセッサ、主記憶装置、ストレージなどで構成され、プロセッサがストレージに格納されたシステムプログラム（ファームウェア）などを読出して、主記憶装置に展開して実行することで、必要な処理を実現する。フィールドバスコントローラ１２０は、他のデバイスとの間でタイミングを管理するための時刻基準として用いられるカウンタ１２１を有している。

また、各デバイスも、フィールドバスコントローラ１１８またはフィールドバスコントローラ１２０との間でタイミングを管理するための時刻基準として用いられるカウンタを有している。

カウンタ１１９およびカウンタ１２１ならびに各デバイスが有するカウンタについては、上述のカウンタ１２６と同様の構成を採用できる。

フィールドバスコントローラ１１８，１２０は、フィールドバスを介した定周期通信を行うための通信マスターとして動作し、フィールドバスに接続されている各デバイスが有するカウンタが示すカウンタ値とカウンタ１１９，１２１が示すカウンタ値との差分を逐次監視して、必要に応じて、カウンタ値にずれが発生しているデバイスに対して補正を指示するための同期信号を出力する。このように、フィールドバスコントローラ１１８，１２０は、デバイスのカウンタが示すカウンタ値をカウンタ１１９，１２１が示すカウンタ値と一致させるための指令をデバイスへ与える同期管理処理を行う。

二次記憶装置１０８は、システムプログラム１４９とユーザプログラムとを含む複数のプログラムを格納する。システムプログラム１４９は、ＯＳ（Operating System）およびインタプリタを実現するインタプリタプログラム１５１などを含む。

ユーザープログラムは、制御プログラム１５２、システムサービスを実現するシステムサービスプログラム１９５、変数管理プログラム１６０、実行されるとスケジューラ２５を実現するスケジューラプログラム１７０、入力プログラム１７２および出力プログラム１７４を含む。スケジューラプログラム１７０は、実行されると切替部２６を実現するスイッチプログラム１７１を含む。

制御プログラム１５２は、「第１のプログラム」の実施例であるＩＥＣプログラム１５４１と、「第２のプログラム」の実施例である制御アプリケーションプログラム１５４２と、データベース書込プログラム１５６と、残量監視プログラム１５４４とを含む。データベース書込プログラム１５６と残量監視プログラム１５４４とは、実行されると、後述するＮＢＱ（Non-Blocking Queue：ノンブロッキングキュー）１５８に関連した処理を実現する。ＮＢＱ１５８は、制御装置１００においてデータベース処理に関連して備えられる。

システムサービスプログラム１９５は、「第３のプログラム」の実施例であるデータベースプログラム１９０と、上位接続プログラム１９２と、ゲートウェイプログラム１９４とを含む。データベースプログラム１９０は、実行されると、時系列データベース１８０に格納するためにＮＢＱ１５８からデータを読出すデータベース読出プログラム１９１を含む。

実施の形態に係る制御装置１００が備える時系列データベース１８０は、二次記憶装置１０８および／または外部ストレージ１１６が提供する記憶領域を利用して実現されてもよい。以下の説明においては、二次記憶装置１０８および外部ストレージ１１６を単に「ストレージ」と総称することもある。また、「ストレージ」との対比で、揮発性の主記憶装置１０６を「メモリ」と称することもある。

なお、本実施の形態における時系列データベース１８０は、データベースファイルを格納する記憶領域に加えて、データベースファイルの生成、書込み、読出しといった各種操作を実現するためのプロセッサ１０２などによる処理、ならびに、各種操作を実現するためのバッファリング領域あるいはワーキング領域を含むものである。時系列データベース１８０に含まれる記憶領域は、主記憶装置１０６または二次記憶装置１０８に備えることができる。

図３には、プロセッサ１０２がプログラムを実行することで必要な処理が提供される構成例を示したが、これらの提供される処理の一部または全部を、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）を用いて実装してもよい。あるいは、制御装置１００の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア（例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン）を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のＯＳを並列的に実行させるとともに、各ＯＳ上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。

上述の図２および図３に示す制御システム１においては、制御装置１００、サポート装置２００および表示装置３００がそれぞれ別体として構成されているが、これらの処理の全部または一部を単一の装置に集約した構成を採用してもよい。

＜Ｄ．制御装置のソフトウェア構成例＞
次に、実施の形態に係る制御装置１００のソフトウェア構成例について説明する。

図４は、本実施の形態に係る制御装置１００のソフトウェア構成例を示すブロック図である。図４を参照すると、制御装置１００は、ＰＬＣエンジン１５０と、時系列データベース１８０と、上位接続プログラム１９２と、ゲートウェイプログラム１９４とを含む。

ＰＬＣエンジン１５０は、典型的には、制御装置１００のプロセッサ１０２が、ＯＳの元で、二次記憶装置１０８に格納されているシステムプログラムを読出して主記憶装置１０６に展開して実行することで各種プログラムの実行環境が提供され、当該実行環境下において、各種プログラムを実行することができる。

より具体的には、ＰＬＣエンジン１５０は、制御プログラム１５２と、変数管理プログラム１６０と、スケジューラプログラム１７０と、入力プログラム１７２と、出力プログラム１７４とを選択的に実行可能に構成される。ＰＬＣエンジン１５０には、ＮＢＱ１５８が実現されている。

ＮＢＱ１５８は、例えば、メモリ（揮発性の主記憶装置１０６）上に用意される、複数のタスクまたはプロセスからのアクセスを共用する共有メモリ領域を用いて実現される。ＮＢＱ１５８は、主記憶装置１０６上の共有メモリ領域に加えて、システムプログラムをプロセッサ１０２が実行することで提供されるバッファ管理処理によって実現される。バッファ管理処理は、共有メモリ領域内に所定の大きさで区切った複数のデータ領域（後述する、共有バッファ）からなるバッファプールを規定するとともに、各共有バッファの状態（空き、データ格納中、予約など）などを管理する処理を含む。バッファ管理処理を実現するためのシステムプログラムは、空バッファへのデータ書込みなどの処理を実現するためのＣＡＳ（Compare And Swap）命令などのプロセッサ命令を含む。

また、ＮＢＱ１５８を実現するためのバッファ管理処理は、制御プログラム１５２からのデータ書込みを受付けるインターフェイスと、データベースマネージャ１８２からのデキューを受付けるインターフェイスとを有している。このようなそれぞれのインターフェイスによって、データベース書込プログラム１５６から時系列データベース１８０までの論理的なデータ転送経路において、それぞれがＮＢＱ１５８を利用することができる。

変数管理プログラム１６０と、スケジューラプログラム１７０と、入力プログラム１７２と、出力プログラム１７４とについては、システムプログラムの一部として実装されてもよい。この場合には、これらのプログラムが提供するそれぞれの処理を単一のシステムプログラムが提供するようにしてもよい。

制御プログラム１５２は、ＩＥＣプログラム１５４１と、制御アプリケーションプログラム１５４２と、データベース書込プログラム１５６と、残量監視プログラム１５４４とを含む。残量監視プログラム１５４４は、ＮＢＱ１５８の空き領域のサイズを示すメモリ残量を監視し、監視の結果を出力する。ＮＢＱ１５８に格納されたデータは読出されて時系列データベース１８０に格納されるので、読出されたデータが格納されていた記憶領域はその後にデータが書込まれるまでは空き領域を構成する。

データベース書込プログラム１５６は、制御装置１００のデータ生成処理の少なくとも一部を提供するコードに相当し、例えばＩＥＣプログラム１５４１内に記述された命令によって、予め定められた周期毎（例えば制御周期毎）に呼び出され、時系列データベース１８０へ格納すべきレコードを構成するためのデータを生成する。より具体的には、データベース書込プログラム１５６から時系列データベース１８０へのデータ転送経路には、ＮＢＱ１５８が配置されており、データベース書込プログラム１５６は、指定されたデータを時系列データベース１８０に直接書込むのではなく、ＮＢＱ１５８へ書込む。

ＮＢＱ１５８は、時系列データベース１８０へのデータ書込みの完了を待つことなく、データベース書込プログラム１５６の処理を続行させるための、一種のバッファである。ＮＢＱ１５８には、データベース書込プログラム１５６からのデータがキューの形で格納される。ＮＢＱ１５８は、データベース書込プログラム１５６により生成されるデータを順次格納する。ＮＢＱ１５８に格納されたデータ（キュー）は、順次読出されて、時系列データベース１８０に格納される。

なお、データベース書込プログラム１５６にシリアライズ通信プログラムを結合させてもよい。シリアライズ通信プログラムは、データベース書込プログラム１５６から時系列データベース１８０に対して書込まれるデータに対してシリアライズ処理を行う。より具体的には、シリアライズ通信プログラムは、ＰＬＣエンジン１５０により実行され、時系列データを格納可能なバイト列に変換する処理（シリアライズ）を実行する。対象のデータは、時系列データベース１８０内への格納前に、シリアライズ処理により所定のバイト列に変換される。

時系列データベース１８０の少なくとも一部は、ストレージ（二次記憶装置１０８、または、外部ストレージ１１６）を利用して構成される。時系列データベース１８０は、データベース書込プログラム１５６からのデータが時系列に格納されるデータベースファイル１８６に加えて、データベースマネージャ１８２および書込みバッファ１８４を含む。

データベースマネージャ１８２は、典型的には、制御装置１００のプロセッサ１０２が、データベースプログラム１９０を実行することで実現される。データベースマネージャ１８２は、データベースファイル１８６へのレコードの追加、および、外部からの要求に応じたデータベースファイル１８６を構成するレコードの検索および抽出を担当する。データベースプログラム１９０によってデータベース読出プログラム１９１が呼び出されて実行されると読出処理部１８３（図５参照）が実現される。読出処理部１８３は、ＮＢＱ１５８に格納されたデータを順次読出して、データベースファイル１８６へ追加する。

書込みバッファ１８４は、例えば、主記憶装置１０６上に用意される記憶領域、または、ストレージに内蔵されるキャッシュメモリ上に用意される記憶領域を用いて実現される。

データベース書込プログラム１５６は、読出処理部１８３によってＮＢＱ１５８から読出されたデータから時系列データのレコードを生成し、生成された時系列データのレコードをデータベースファイル１８６に順次格納する。データベースファイル１８６には、入力データ、出力データ、制御プログラム１５２による制御演算において算出される演算データ、製造データ、イベントデータの少なくとも一部が時系列に格納されることになる。

変数管理プログラム１６０は、入力データおよび出力データなどのＰＬＣエンジン１５０で利用可能な値を変数の形で管理する。より具体的には、変数管理プログラム１６０は、制御装置１００の状態などを示すシステム変数１６２と、制御装置１００とローカルバスまたはフィールドバスを介して接続される各種デバイスが保持する値を示すデバイス変数１６４と、制御装置１００で実行されるＩＥＣプログラム１５４１が保持する値を示すユーザ変数１６６とを管理する。

スイッチプログラム１７１を有するスケジューラプログラム１７０は、制御装置１００で実行されるプログラムの実行単位に相当するプロセスやタスクなどに対してリソース割当てや実行タイミングなどを管理する。

入力プログラム１７２は、制御装置１００とローカルバスまたはフィールドバスを介して接続される各種デバイスから入力データを取得する処理を行う。

出力プログラム１７４は、制御装置１００において実行されるＩＥＣプログラム１５４１と制御アプリケーションプログラム１５４２によって算出される指令値（出力データ）をローカルバスまたはフィールドバスを介して接続される対象のデバイスへ出力する。

なお、制御装置１００が管理する入力データ、出力データ、演算データ、製造データ、イベントデータなどを統計処理した上で、時系列データベース１８０に対して書込みを行う、ＰＬＣエンジン１５０により実行される統計記録プログラムをさらに備えるようにしてもよい。統計処理としては、例えば、断片集約近似（ＰＡＡ：Picewise Aggregate Approximation）や離散ストリングへの記号化（ＳＡＸ：Symbolic Aggregate approximation）などの手法を用いることができる。ＰＡＡは、時系列データからパターンを見つけることができ、発見されたパターンにより圧縮を容易にする。あるいは、ＳＡＸは、時系列データを文字列に変換することで、圧縮およびパターンの発見を容易化できる。

制御装置１００の上位接続プログラム１９２は、製造実行システム４００から製造データを取得する。変数管理プログラム１６０は、これらの取得された入力データおよび製造データを変数として管理する。

ＩＥＣプログラム１５４１は、変数管理プログラム１６０により管理されるシステム変数１６２、デバイス変数１６４、ユーザ変数１６６を参照しつつ、予め指定された制御演算を実行し、その実行結果（出力データ）を変数管理プログラム１６０に出力する。

データベース書込プログラム１５６は、変数管理プログラム１６０により管理される変数のうち指定された観測値をＮＢＱ１５８へ書込む。時系列データベース１８０のデータベースマネージャ１８２は、ＮＢＱ１５８にキューの形で格納されているデータを順次読出して、その読出したデータからなるレコードをデータベースファイル１８６に順次追加する。

上位接続プログラム１９２は、変数管理プログラム１６０により管理される変数のうち指定された変数の値、および／または、時系列データベース１８０のデータベースファイル１８６を構成するレコードのうち指定されたレコードを、時系列データとして製造実行システム４００へ出力する。

製造実行システム４００がデータベースを有しており、あるいは、製造実行システム４００とは別にデータベースが配置されている場合には、上位接続プログラム１９２に代えて、あるいは、上位接続プログラム１９２の一部として、データベース接続プログラムが設けられていてもよい。このようなデータベース接続プログラムは、例えば、リレーショナルデータベースに対してＳＱＬなどのクエリを送信するとともに、応答を受信する処理を実行するようにしてもよい。

ゲートウェイプログラム１９４は、変数管理プログラム１６０により管理される変数のうち指定された変数の値、および／または、時系列データベース１８０のデータベースファイル１８６を構成するレコードのうち指定されたレコードを、時系列データとしてＩｏＴサービス４５０へ出力する。ＩｏＴサービス４５０は、制御装置１００からの時系列データに基づいて、挙動解析を行って、制御対象の設備や装置などの予知保全などを行う。

＜Ｅ．制御装置の機能構成例＞
図５は、実施の形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示す模式図である。図５を参照して、制御装置１００は、制御アプリケーション処理部３０と、プログラム処理部４０と、Ｉ／Ｏ処理部５０と、スケジューラ２５と、切替部２６と、フィールドネットワークインターフェイス５５と、上位ネットワークインターフェイス５１と、システムサービス処理部１８５とを含む。図５の制御装置１００は、これらコンポーネントに関連づけて、さらに、ＮＢＱ１５８と、時系列データベース１８０とを含む。

スケジューラ２５は、制御アプリケーション処理部３０と、プログラム処理部４０と、Ｉ／Ｏ処理部５０と、システムサービス処理部１８５とを、これら各部に対応のプログラムの実行の優先度に基づく順序で実施する。優先度に基づく実施の順序は後述する。

制御アプリケーション処理部３０は、スケジューラ２５のスケジューリングに従い、制御アプリケーションプログラム１５４２を制御周期Ｔに同期した周期で実行する。例えば、制御アプリケーションプログラム１５４２は２回の制御周期Ｔ、すなわち２Ｔ毎に実行される。なお、制御アプリケーションプログラム１５４２の実行周期は、２Ｔに限定されない。

制御アプリケーション処理部３０は、プログラム解析部３４と、中間コード３３を格納するバッファ３２とを含む。プログラム解析部３４は、インタプリタ３１を利用することで制御アプリケーションプログラム１５４２に記述された命令コードを解析する。制御アプリケーションプログラム１５４２は、実行されることにより中間コード３３を生成し、バッファ３２に格納する。制御装置１００のメモリの一部は、バッファ３２を構成する。プログラム解析部３４は、制御アプリケーションプログラム１５４２の実行中に、予め定められた種類の命令コードが実行されたことを検出すると、検出結果をフラグＦとして共有メモリ１５９に格納する。制御装置１００のメモリの一部が共有メモリ１５９を構成する。

制御アプリケーション処理部３０のインタプリタ３１は、制御アプリケーションプログラム１５４２の少なくとも一部を解釈して、中間コード３３を生成する。すなわち、インタプリタ３１は、制御アプリケーションプログラム１５４２を逐次解釈および実行して中間コード３３を生成するとともに、生成した中間コード３３をバッファ３２に格納する。

プログラム処理部４０は、スケジューラ２５のスケジューリングに従い、ＩＥＣプログラム１５４１を制御周期Ｔ毎に実行する。

プログラム処理部４０は、予め定められた制御周期Ｔ毎にＩＥＣプログラム１５４１を実行（スキャン）して１または複数の指令値を演算する。すなわち、プログラム処理部４０は、ＩＥＣプログラム１５４１に従って、制御周期Ｔ毎に指令値を演算する。

プログラム処理部４０は、ＩＥＣプログラム１５４１に含まれるシーケンスプログラムなどのロジック命令を処理するロジック処理部４１と、ＩＥＣプログラム１５４１に含まれるモーション命令を処理するモーション処理部４２と、データベース書込部４３と、残量監視部４４とを含む。

モーション処理部４２は、ＩＥＣプログラム１５４１に含まれるモーション命令に従って、制御周期Ｔ毎に指令値を演算する機能を提供する。具体的には、モーション処理部４２は、インタプリタ３１が事前に生成した中間コード３３に従って、制御周期Ｔ毎に指令値を演算する。すなわち、モーション処理部４２は、バッファ３２に予め格納された中間コード３３に従って、制御周期Ｔ毎に指令値を演算する機能を提供する。一般的に制御アプリケーションプログラム１５４２に記述される命令（コード）は、逐次実行されるために、指令値の演算周期を保証できないが、中間コード３３を利用することで、モーション処理部４２は、制御周期Ｔ毎に指令値を演算できる。中間コード３３において記述される命令には、各制御アプリケーションに応じた座標系が用いられてもよい。

このように、インタプリタ３１は、生成した中間コード３３をバッファ３２に逐次キューイングし、モーション処理部４２は、バッファ３２にキューイングされた順に中間コード３３を読出す。

実施の形態において、「中間コード」は、制御周期Ｔ毎に指令値を演算するための命令を包含する概念である。「中間コード」は、１または複数の命令、あるいは、１または複数の関数を含む。本実施の形態においては、中間コード３３は、モーション処理部４２が制御周期Ｔ毎に指令値を演算できるものであれば、どのようなコードであってもよい。

データベース書込部４３は、ＩＥＣプログラム１５４１の実行中に呼び出されるデータベース書込プログラム１５６を実行する。残量監視部４４は、ＩＥＣプログラム１５４１の実行中に呼び出される残量監視プログラム１５４４を実行する。制御周期Ｔ毎に、データベース書込プログラム１５６を実行するデータベース書込部４３は、制御周期Ｔ毎に、時系列データベース１８０へ格納すべきレコードを構成するためのデータを生成する「データ生成部」に相当する。具体的には、データベース書込部４３は、生成したデータをＮＢＱ１５８の空き領域に格納する。

また、残量監視部４４は、ＮＢＱ１５８の空き領域の大きさに相当するメモリ残量を監視し、メモリ残量と閾値とを比較し、比較の結果を示す値を共有メモリ１５９の変数ＭＲに設定する。

システムサービス処理部１８５は、スケジューラ２５のスケジューリングに従い、データベースプログラム１９０を、制御周期Ｔにおけるプロセッサ１０２の空き時間で実行する。システムサービス処理部１８５は、読出処理部１８３を有するデータベースマネージャ１８２を含む。読出処理部１８３は、データベースプログラム１９０の実行中にデータベース読出プログラム１９１が呼び出されて実行されることで実現される。

読出処理部１８３は、ＮＢＱ１５８からデータを読出し、時系列データベース１８０に格納する処理を実現する。

上位ネットワークインターフェイス５１は、プログラム処理部４０および制御アプリケーション処理部３０と、上位ネットワーク６を介して接続されている装置との間のデータの遣り取りを仲介する。

フィールドネットワークインターフェイス５５は、Ｉ／Ｏ処理部５０とフィールドとの間のインターフェイスである。

Ｉ／Ｏ処理部５０は、変数管理プログラム１６０を実行する。Ｉ／Ｏ処理部５０は、プログラム処理部４０によるＩＥＣプログラム１５４１の実行に先だって、入力データおよび出力データを更新するＩ／Ｏリフレッシュ処理を実施する。Ｉ／Ｏリフレッシュ処理においては、フィールドネットワークインターフェイス５５を介してフィールドから入力した値をシステム変数１６２、デバイス変数１６４およびユーザ変数１６６に設定する。ロジック処理部４１およびモーション処理部４２は、システム変数１６２、デバイス変数１６４およびユーザ変数１６６に設定された入力データを用いて演算を実施する。次の制御周期ＴのＩ／Ｏリフレッシュ処理において、直前の制御周期Ｔでロジック処理部４１により演算された１または複数の指令値（基本的には、論理値）およびモーション処理部４２により演算された１または複数の指令値（基本的には、数値）は、システム変数１６２、デバイス変数１６４およびユーザ変数１６６に設定されて、設定された指令値はフィールドネットワークインターフェイス５５を介してフィールドに出力される。

（ｅ１．メモリ枯渇の回避）
実施の形態では、ＮＢＱ１５８は例えば、メモリ（揮発性の主記憶装置１０６）上に用意されるから、ＮＢＱ１５８のメモリ容量（サイズ）は制限される。したがって、プロセッサ１０２の空き時間がないために、システムサービス処理部１８５にプロセッサ１０２を含むリソースの使用権が与えられない、すなわちシステムサービス処理部１８５がデータベースプログラム１９０を実行できない場合は、ＮＢＱ１５８の空き領域、すなわちメモリ残量が不足することになる。つまり、ＮＢＱ１５８には、データベース書込部４３によってデータが順次に書込まれるが、一方で読出処理部１８３によってＮＢＱ１５８からデータは読出されないために、ＮＢＱ１５８にデータを書込むための空き領域が不足することになる。以下では、このようなＮＢＱ１５８の空き領域の不足を「メモリ枯渇」と称する。

実施の形態では、制御装置１００は、システムサービス処理部１８５がデータベースプログラム１９０を実行できるプロセッサ１０２の空き時間を確保するように構成される。これにより、メモリ枯渇に対処することができる。

より具体的には、スケジューラ２５の切替部２６は、フラグＦの値に基づき、制御アプリケーションプログラム１５４２で予め定められた種類の命令コードが実行されたことを検出したときは、プロセッサ１０２に制御アプリケーションプログラム１５４２の実行を中断させて、プロセッサ１０２の空き時間を確保し、確保された空き時間でプロセッサ１０２にデータベースプログラム１９０（より特定的にはデータベース読出プログラム１９１）を実行開始させる。

また、スケジューラ２５の切替部２６は、変数ＭＲの値に基づき、メモリ枯渇の可能性を検出しときは、プロセッサ１０２に制御アプリケーションプログラム１５４２の実行を中断させて、プロセッサ１０２の空き時間を確保し、確保された空き時間でプロセッサ１０２にデータベースプログラム１９０（より特定的にはデータベース読出プログラム１９１）を実行開始させる。

このように、切替部２６は、制御周期Ｔにおいて、制御アプリケーションプログラム１５４２を実行中に、フラグＦまたは変数ＭＲの値に基づき、プロセッサ１０２が実行するプログラムを、制御アプリケーションプログラム１５４２からデータベースプログラム１９０にスイッチするよう構成される。これにより、制御周期Ｔにおいて、データベース読出プログラム１９１を実行するための空き時間を確保できて、ＮＢＱ１５８のメモリ枯渇を回避できる。

＜Ｆ．時系列データベースへのデータ書込み処理＞
次に、実施の形態に係る時系列データベース１８０へのデータ書込み処理について説明する。

図６は、本実施の形態に係る制御装置１００における時系列データベース１８０に関する処理の要部を示す模式図である。図６を参照すると、制御装置１００は、ローカルバスまたはフィールドバスなどを介して、フィールド装置群８との間で入力データおよび出力データを遣り取りする。

制御装置１００において、製造装置や設備を制御するための各種演算を含む制御プログラム１５２は、制御周期Ｔでサイクリック実行される。制御プログラム１５２は、データ書込み条件が成立すると、データベース書込プログラム１５６を起動させるための命令を含む。

データベース書込プログラム１５６は、指定されたデータ（１または複数の変数値）を時系列データベース１８０へ書込むための命令を発行する。例えば、図５中には、"put"命令が示されている。なお、データベース書込プログラム１５６から時系列データベース１８０へ書込まれるデータを収集および加工するための処理である、データ収集加工処理１５３を、制御プログラム１５２内において、あるいは、制御プログラム１５２と並行して実行するようにしてもよい。

時系列データベース１８０には、データベース書込プログラム１５６からのデータが時系列に格納される（時系列データ）。時系列データベース１８０に格納された時系列データは、上位システムへ送信されて解析処理などに利用されてもよい。

図６に示す構成においては、製造実行システム４００やＩｏＴサービス４５０といった上位システムに配置された接続処理４０２を利用して、時系列データベース１８０から必要な時系列データが抽出される。そして、上位システムにおいては、抽出された時系列データに対して、時系列分析やデータマイニングといった解析処理４０４が実施される。

あるいは、時系列データベース１８０に格納される時系列データを異常検知処理１９８で利用するようにしてもよい。異常検知処理１９８は、ＰＬＣエンジン１５０が必要なプログラムを実行することで実現される。異常検知処理１９８は、時系列データベース１８０からの時系列データと、予め取得している教師データなどとを比較することで、制御対象において何らかの異常が発生している、あるいは、異常が発生する兆候が見られるといった判断を行う。

制御装置１００において、制御プログラム１５２制御周期Ｔ（例えば、数百マイクロ秒〜数ミリ秒）でサイクリック実行される。制御プログラム１５２のサイクリック実行と同期して、時系列データベース１８０へのデータ書込みが実行されることもある。一方で、時系列データベース１８０は、基本的には、ストレージ（二次記憶装置１０８、または、外部ストレージ１１６（図３参照））を利用して構成される。このようなストレージは、一般的には、記憶容量は大きいものの、主記憶装置に比較して、アクセス速度（特に、書込み速度）は低く、かつ、アクセス速度のゆらぎが大きい（例えば、１００ミリ秒〜１０００ミリ秒）。

そこで、本実施の形態に係る制御装置１００は、アクセス速度が高くないストレージを利用した時系列データベース１８０に対しても、制御周期Ｔと同期したデータ書込みを実現できる構成を提供する。

具体的には、制御プログラム１５２（データベース書込プログラム１５６）から時系列データベース１８０へのデータ書込みプロセスにおいて、ロックフリーのキューであるＮＢＱ１５８（図４参照）が配置される。このようなＮＢＱ１５８を採用することで、ストレージに対するアクセス速度に比較して、データベース書込プログラム１５６がデータ書込み命令を発行する周期が短い場合であっても、データベース書込プログラム１５６の実行がデータ書込み待ちで中断するような事態を回避できる。すなわち、制御周期Ｔに同期した、時系列データベース１８０へのデータ書込みを実現できる。

このような制御周期Ｔと同期した時系列データの格納により、制御プログラム１５２に含まれる命令を用いることで、入力データ（例えば、アナログセンサの計測値など）、出力データ（例えば、位置指令や速度指令など）、演算データ（例えば、異常検知処理に用いられるフィルタパラメータや特徴量など）、製造データ（例えば、製造状態や品番など）を不揮発性のストレージに制御周期Ｔ毎に格納できる。

＜Ｇ．データ構造＞
実施の形態に係る時系列データベース１８０に格納されるレコードのデータ構造の一例について説明する。

制御装置１００は、制御対象に関連する観測値と、時刻管理処理によって示される観測値に対応付けられた時刻、および／または、内部カウンタが示す当該観測値に対応付けられたカウンタ値とを含む、レコードを生成してもよい。観測値は、プロセッサ１０２が利用可能な値である。

図７と図８は、実施の形態に係る制御装置１００における時系列データベース１８０に格納されるレコードのデータ構造の一例を示す図である。図７を参照すると、レコードは、時刻フィールド１８２１と、カウンタ値フィールド１８２２と、インデックスフィールド１８２３と、観測値フィールド１８２４とを含む。

時刻フィールド１８２１およびカウンタ値フィールド１８２２は、対応するデータ（１または複数の観測値）が取得されたタイミングを示す情報が格納される。

より具体的には、時刻フィールド１８２１には、対応するデータが取得されたタイミングを示す時刻（例えば、ＲＴＣ１２８により管理される時刻）が格納される。

カウンタ値フィールド１８２２には、対応するデータが取得されたときの、制御装置１００で管理するカウンタからのカウンタ値、または、フィールドバス／ローカルバスにおいてタイミングを管理するためのカウンタからのカウンタ値のうち少なくともいずれか１つが格納される。時刻フィールド１８２１に時刻を格納するとともに、カウンタ値フィールド１８２２にカウンタ値を格納することで、対応するデータ（観測値）の事後的な解析を支援することができる。

インデックスフィールド１８２３は、データベースへのレコードの書込み動作などに応じて、所定値だけインクリメント／デクリメントされる値（インデックス値）が格納される。典型的には、レコードが格納される毎に１ずつカウントアップされるような値が用いられる。例えば、ＩＥＣプログラム１５４１内にデータベース書込プログラム１５６を起動する命令が記述されている場合には、その起動する命令の実行に伴ってインデックス値をインクリメントするようにしてもよい。

観測値フィールド１８２４には、指定されたデータ（１または複数の観測値）が格納される。観測値フィールド１８２４に格納されるデータとしては、入力データ、出力データ、演算データ、製造データ、イベントデータなどが含まれる。

具体的には、入力データとしては、各種センサから取得されたデジタル信号（状態値）やアナログ信号（各種計測信号）などを含む。観測値に加えて、当該観測値を出力したセンサを特定するための情報を併せて格納するようにしてもよい。

出力データとしては、モーションドライブや開度調節器などに対して出力される指令値などが格納されてもよい。指令値に加えて、指令値の出力先のアクチュエータを特定するための情報を併せて格納するようにしてもよい。

演算データとしては、ＩＥＣプログラム１５４１の実行によって算出される変数値や過渡的な値などが格納されてもよい。変数値や過渡的な値に加えて、当該演算データを出力したＩＥＣプログラム１５４１またはタスクなどを特定するための情報を併せて格納するようにしてもよい。

製造データとしては、製造実行システム４００から受信した実行指令値群（例えば、ワークの品番、ロット番号、レシピ番号など）が格納されてもよい。実行指令値群としては、ワークを一意に特定する識別番号やワークの種類などを特定する情報が含まれていてもよい。

イベントデータとしては、観測値が予め定められたしきい値を超えたあるいは下回った場合の情報や、予め定められた異常フラグなどがオンした場合の情報が格納されてもよい。イベントデータを発生させた変数などの情報を含めてもよい。

さらに、イベントデータについては、予め定められた周期で繰返し生成または格納される時系列データではなく、予め定められた条件が満たされた場合に生成してもよい。この場合にも、カウンタ同期されたカウンタ値および／または時刻を対応付けるようにしてもよい。

上述したようなレコードが制御周期Ｔまたは所定イベント毎に生成および出力される。例えば、図８に示す例では、５００μｓｅｃ毎にレコードが生成および出力される例を示す。このように、指定された観測値を含むレコードが時系列に生成および出力されることで、これらの時系列データに基づいて、各種解析を行うことができる。

図７または図８に示すレコードをＫｅｙ−Ｖａｌｕｅ型で構成してもよい。この場合には、例えば、時刻フィールド１８２１およびカウンタ値フィールド１８２２をＫｅｙとし、インデックスフィールド１８２３および観測値フィールド１８２４をＶａｌｕｅとしてもよい。すなわち、時系列データの各レコードは、観測値に対応付けられた時刻およびカウンタ値をＫｅｙとして含むとともに、対応するＶａｌｕｅとして観測値を含む。

上述の説明においては、制御装置１００が自装置内に有している時系列データベース１８０にレコードを格納する処理を典型例として説明したが、これに限らず、上位システムなどへレコードを送信するようにしてもよい。この場合においても、図７または図８に示すようなレコードが制御周期Ｔ毎に生成され、システムサービス処理部１８５により、目的の外部装置へ送信されてもよい。

さらに、制御装置１００の時系列データベース１８０を構成するデータベースマネージャ１８２およびデータベースファイル１８６が同一の制御装置１００内に配置されなくてもよい。すなわち、制御装置１００においては、システムサービス処理部１８５のデータベースマネージャ１８２がＮＢＱ１５８からデータを読出すとともに、制御装置１００の外部にあるデータベースファイル１８６へレコードを書込むようにしてもよい。制御装置１００の外部としては、他の制御装置１００のストレージやネットワーク上のストレージ（ネットワークストレージ）などが想定される。

本実施の形態に係る制御装置１００において実装される、データベース書込プログラム１５６から時系列データベース１８０までの論理的なデータ転送経路において配置されるＮＢＱ１５８は、ストレージへの書込み速度の遅さを補償するという効果を発揮するが、ネットワークストレージに対する書込み速度の遅さについても補償するという効果を得ることができる。

このような、ネットワークストレージ上にレコードを書込むことのできるような構成を採用することで、制御装置１００内にデータベースファイル１８６としてレコードを格納する構成に比較して、より多くのデータを蓄えることができる。さらに、複数の制御装置１００が単一のネットワークストレージに対してそれぞれレコードを書込むような構成も可能であり、ストレージの集約が可能であり、これによって、データ管理やセキュリティの面からもメリットが得られる。

＜Ｈ．周期制御とスイッチ＞
図９〜図１２は、実施の形態に係る制御装置１００における周期制御の一例を示す模式図である。図９〜図１２を参照して、周期制御とシステムサービス処理部１８５のための空き時間の確保を説明する。

図９は、Ｉ／Ｏ処理部５０と、データベース書込部４３（図中は、ＤＢ書込部４３と略す）を有するロジック処理部４１と、モーション処理部４２と、制御アプリケーション処理部３０と、システムサービス処理部１８５とがシーケンシャルに実行されている例を示す。これら各処理部は、制御装置１００では「タスク」として扱われる。タスクは、制御装置１００のプロセッサ１０２を含むリソース（コンピューティング資源）を割当てる制御の対象となる基本単位であり、各タスクに、実行させるべき１または複数のプログラムが登録または設定される。すなわち、いずれかのタスクに対してリソースが割当てられ、当該タスクが実行できる状態になると、当該タスクに登録または設定されている１または複数のプログラムの実行が開始または再開されることになる。タスクは、実施の形態では、例えばプライマリタスクと、セカンダリタスクと、システムサービスタスクとを含む。

プライマリタスクは、制御装置１００のプロセッサ１０２で実行される最も実行の優先度（以下、単に「優先度」とも称す。）の高いプログラムを含む。プライマリタスクは、Ｉ／Ｏ処理部５０と、ロジック処理部４１と、モーション処理部４２とを含む。プライマリタスクは各制御周期Ｔで実行されることが保証されている。

セカンダリタスクは、プライマリタスクに比較して優先度が低いが実行周期が保証されるタスクであって、例えば制御アプリケーション処理部３０を含む。セカンダリタスクの制御アプリケーション処理部３０は、例えば制御周期Ｔの整数倍の周期で実行される。実施の形態では、制御アプリケーション処理部３０は、例えば周期２Ｔ、すなわち２倍の制御周期Ｔ毎に実行される。

低優先で実行される制御アプリケーション処理部３０のインタプリタ３１は、予め定められた制御アプリケーション同期周期（周期２Ｔ）が到来する前に、制御アプリケーションプログラム１５４２の解釈を一時停止する。一時停止するタイミングは制御アプリケーションプログラム１５４２の全てのコードを解釈実行し終えたタイミングを含む。

その一時停止したタイミングで、プログラム処理部４０と制御アプリケーション処理部３０との間でデータ同期２３０を行うことで、双方に整合性をもつデータを共有する。このように、インタプリタ３１は、制御周期Ｔの整数倍である同期周期（すなわち、制御アプリケーション同期周期）である周期２Ｔ毎に、プログラム処理部４０との間で共有するデータを更新する。共有データの更新に併せて、フィールド側から取得される入力データおよび出力データについても更新（データ同期）するようにしてもよい。

システムサービスタスクは、セカンダリタスクよりも優先度が低く、制御周期Ｔにおけるプロセッサ１０２の空き時間で実行される。システムサービスタスクは、システムサービス処理部１８５を含む。これにより、制御装置１００は、プライマリタスクおよびセカンダリタスクの実行周期を保証する範囲で、システムサービスタスクを実行することができる。

スケジューラ２５は、これらのタスク（に含まれる各プログラム）を優先度に従い実行タイミングを管理することでタスクの周期制御を実現する。より具体的には、スケジューラ２５は、適時のタイミングおよび期間で、リソースを各タスクのプログラムに割当てることで、プロセッサ１０２に、各タスクのプログラムを優先度に従い実行させる。

図９のケースでは、各制御周期Ｔにおいて、ロジック処理部４１により呼出されたデータベース書込部４３が実行されてＮＢＱ１５８へのデータ書込みが実施されるとともに、周期２Ｔ毎にシステムサービス処理部１８５の読出処理部１８３によってＮＢＱ１５８からデータが読出される。その結果、メモリ枯渇を回避することができる。

その一方で、制御アプリケーションプログラム１５４２の内容によっては、制御アプリケーション処理部３０の実行時間が長くなる。制御アプリケーション処理部３０の実行時間が長くなると、上記に述べた一時停止のタイミングが周期２Ｔの終了に一致する場合が発生する。この場合、図１０に示すように、制御周期Ｔ内において空き時間無し２３１の事象が生じる。図１０では、直前の周期２Ｔにおいて空き時間無し２３１の事象が生じたために、その後の周期２Ｔにおける空き時間まで、読出処理部１８３によってＮＢＱ１５８からデータ読出しが実施されないにもかかわらずデータベース書込部４３によってデータがＮＢＱ１５８に格納される。したがって、ＮＢＱ１５８は、その後の周期２Ｔにおける空き時間までのＮ回（Ｎ≧４）の制御周期Ｔに亘るデータが格納されることになるから、その後の周期２Ｔにおける空き時間が到来するまでに、メモリが枯渇する可能性がある。

（ｈ１．タスクスイッチの一例）
実施の形態では、制御周期Ｔにおいてシステムサービス処理部１８５の実行時間を確保するために、すなわちメモリ枯渇を回避できるよう、制御装置１００は、制御アプリケーションプログラム１５４２の予め定められた種類の命令コードが実行されたことを検出したとき、タスクをスイッチする。

具体的には、図１１を参照して、制御アプリケーション処理部３０の実行中に呼出されて実行されるプログラム解析部３４は、インタプリタ３１が制御アプリケーションプログラム１５４２の予め定められ種類の命令コードが実行されたか否かを検出する。プログラム解析部３４は、予め定められた種類の命令コードが実行されたことを検出すると、フラグＦをＴｒｕｅにセットする。スケジューラ２５の切替部２６は、フラグＦがＦａｌｓｅからＴｒｕｅに変更されたことを検出すると、タスクをスイッチ４５する。具体的には、切替部２６は、プロセッサ１０２に制御アプリケーション処理部３０の実行を中断（中断２３２）させシステムサービス処理部１８５を実行開始させる。プログラム解析部３４が、予め定められた種類の命令コードが実行されたことを検出する処理は後述する。

図１１に示すタスクスイッチによれば、制御装置１００は、制御周期Ｔにおいて、制御アプリケーション処理部３０の実行の中断２３２によって空き時間２３３を確保し、確保された空き時間２３３においてシステムサービス処理部１８５の読出処理部１８３はＮＢＱ１５８からのデータ読出を実施する。これにより、ＮＢＱ１５８のメモリ枯渇を回避できる。

（ｈ２．タスクスイッチの他の例）
実施の形態では、メモリ枯渇を回避できるよう、制御装置１００は、残量監視部４４が検出したＮＢＱ１５８のメモリ残量を示す変数ＭＲの値に基づき、図１２に示すようにタスクスイッチを実施する。

図１２を参照して、プライマリタスクは、Ｉ／Ｏ処理部５０と、ロジック処理部４１と、モーション処理部４２とを含む。ロジック処理部４１はＤＢ書込部４３に加えて、残量監視部４４および制御アプリケーション処理部３０１を含む。残量監視部４４は、ＩＥＣプログラム１５４１の実行中に呼出される残量監視プログラム１５４４が実行されることにより実現される。制御アプリケーション処理部３０１は、ＩＥＣプログラム１５４１内に記述された所定の命令コードが実行されることにより実現される。この制御アプリケーション処理部３０１を実現する所定の命令コードについては後述する。なお、残量監視プログラム１５４４も、ＩＥＣプログラム１５４１内に記述された残量監視の命令コードを含んで構成されてもよい。

残量監視部４４は、ＮＢＱ１５８のメモリ残量（単位は、例えばパーセント）を検出し、検出したメモリ残量と閾値とを比較し、比較の結果に基づく値を変数ＭＲに設定する。

実施の形態では、閾値は、警告閾値と、警告閾値よりも大きな値を示す監視閾値とを含む。残量監視部４４は、上記の比較結果が（メモリ残量＞監視閾値）を示す場合はメモリ残量に十分余裕があることを示すように変数ＭＲに「Normal」を設定し、上記の比較結果が（監視閾値≧メモリ残量＞警告閾値）を示す場合はメモリ枯渇の可能性があることを示すように変数ＭＲの「Monitoring」を設定し、上記の比較結果が（メモリ残量≦警告閾値）を示す場合はメモリ枯渇に至ったことを示すように変数ＭＲに「Warning」を設定する。

例えば、切替部２６は、制御周期Ｔにおいて変数ＭＲが「Normal」または「Monitoring」を示す場合は、タスクのスイッチ４５を実施しないが「Warning」を示す場合は、スイッチ４５を実施する。具体的には、切替部２６は、プロセッサ１０２に制御周期Ｔにおいて実行中の制御アプリケーション処理部３０の実行を中断２３２させて、スイッチ４５を実施して、システムサービス処理部１８５を実行開始させる。これにより、制御装置１００は、当該制御周期Ｔにおいて、中断２３２によって生じた空き時間２３３においてシステムサービス処理部１８５を実行して、ＮＢＱ１５８からをデータを読出すことができる。これにより、制御装置１００はＮＢＱ１５８のメモリ枯渇を解消することができる。

残量監視部４４は、典型的には、制御周期ＴのＩＥＣプログラム１５４１の実行開始時において、ＮＢＱ１５８のメモリ残量を検出する。これにより、各制御周期Ｔにおいて、変数ＭＲは最新のメモリ残量に基づく値が設定される。したがって、切替部２６は、直近に検出されたメモリ残量に基づき、スイッチ４５を実施するか否かを判断できる。

＜Ｉ．タスクスイッチの具体例＞
上記の（ｈ１．タスクスイッチの一例）および（ｈ２．タスクスイッチの他の例）のそれぞれについて、具体的な実現例を説明する。

（ｉ１．タスクスイッチの一の具体例）
上記の（ｈ１．タスクスイッチの一例）の具体的な処理を、図１３〜図１６を参照して説明する。図１３は、実施の形態に係る制御アプリケーション処理部３０の処理を概略的に示すフローチャートである。図１４は、実施の形態に係るプログラム解析部３４の処理を示すフローチャートである。図１５は、実施の形態に係る命令コードの種類と命令コードの対応関係を示す表である。図１６は、実施の形態に係るスケジューラ２５の処理を概略的に示すフローチャートである。

図１３を参照して、制御アプリケーション処理部３０は、変数同期処理を実施する（ステップＳ１）。変数同期処理は、上記に述べたデータ同期２３０の処理に含まれる。また、制御アプリケーション処理部３０は、ステップＳ１において、フラグＦに初期値としてＦａｌｓｅをセットする。

制御アプリケーション処理部３０の処理が開始されると、インタプリタ３１のプログラム解析部３４は、制御アプリケーションプログラム１５４２をプログラム解析する（ステップＳ３）。プログラム解析処理の詳細は図１４で説明する。

制御アプリケーション処理部３０は、制御アプリケーションプログラム１５４２の実行結果を出力する（ステップＳ５）。例えば、制御アプリケーション処理部３０は、実行結果として中間コード３３をバッファ３２に格納する。

制御アプリケーション処理部３０は、制御アプリケーションプログラム１５４２の実行を終了すると終了通知を出力する（ステップＳ７）。

図１４のプログラム解析部３４の処理は、図１５の表を参照して実施される。図１５の表は、例えばストレージに格納される。図１５を参照して、表は、予め定められた命令コードの種類（条件待ち、動作系）と、各種類に対応付けて当該種類に該当する命令コードとを有する。

図１５では、条件待ち命令コードは、待ち合わせ条件と当該待ち合わせ条件が満たされるかを判断するコードを用いて記述される待ち合わせ命令コードを含む。具体的には、条件待ち命令コードは、待ち合わせ条が合致するまで、すなわち待ち合わせ条が満たされることが判断されるまで次の行のプログラムの命令コードを実行しないことを指示する命令コードである。この命令コードには、例えば、待ち合わせ条件を用いて記述されるＩＦ文またはＷＨＩＬＥ文などの命令コードと、待ち合わせ条件として所定時間の経過を用いて記述されるＷＡＩＴ、ＴＩＭＥＲ、ＳＬＥＥＰなどの命令コードを含む。

条件待ち命令コードとしては、例えば、制御アプリケーションプログラム１５４２上でデジタルインプットの信号の入力待ち状態、タイマ処理、インポジションチェック待ち状態などを規定する命令コードを含む。

また、動作系命令コードは、実行されると中間コード３３を生成する命令コードであって、例えば、軌道生成に関連した命令コードであるＭＯＶＥ、ＭＯＶＥＣ、ＭＯＶＥＳなどを含む。

動作系命令コードが実行されることで生成される中間コード３３は、複数の制御周期Ｔに亘って指令値の演算を可能にする。例えば、ある動作系命令コードが実行されることにより出力される中間コード３３が連続した複数の制御周期Ｔの期間に亘って指令値を規定するものであるとすると、モーション処理部４２は、中間コード３３をバッファ３２から読出して、複数の制御周期Ｔ分の期間に亘って指令値を周期的に演算する。なお、動作系命令コードの命令コード毎に、１個の中間コード３３から生成することのできる指令値が規定する連続する制御周期Ｔの数を異ならせることができる。

したがって、制御アプリケーション処理部３０の制御アプリケーションプログラム１５４２から中間コード３３の生成処理が、プログラム処理部４０のモーション処理部４２による指令値の演算処理に比較して、十分に先だって実行されれば、タスクのスイッチ４５によって制御アプリケーション処理部３０の実行が中断されたとしても、モーション処理部４２は、バッファ３２の中間コード３３を用いて、その後の複数の連続した制御周期Ｔに亘る期間の指令値を算出することができる。

図１４を参照して、インタプリタ３１は制御アプリケーションプログラム１５４２の先頭行から１行ずつプログラムを読出し（ステップＳ３１）、プログラム解析部３４は、読出されたプログラムの命令コードの種類を、図１５の表を参照して判断する（ステップＳ３３）。

プログラム解析部３４は、命令コードを解析し、解析の結果に基づき動作系命令コードであると判断すると（ステップＳ３３で“動作系命令”）、プログラム解析部３４は、当該命令コードに従う演算を実施し、演算結果である中間コード３３を算出する（ステップＳ３７）。

プログラム解析部３４は、演算が終了したか否かを判断し（ステップＳ３９）、演算は終了していないと判断すると（ステップＳ３９でＮＯ）、ステップＳ３１に移行し、インタプリタ３１は次の行のプログラムを読出すが、演算は終了したと判断すると（ステップＳ３９でＹＥＳ）、ステップＳ４０に移行する。

プログラム解析部３４は、命令コードを解析し、解析の結果に基づき条件待ち命令コードであると判断すると（ステップＳ３３で“条件待ち命令”）、プログラム解析部３４は、当該命令コードに従う演算を実施し、演算結果に基づき条件が満たされた（条件が合致した）か否かを判断する（ステップＳ３５）。プログラム解析部３４は、条件が合致したと判断すると（ステップＳ３５でＹＥＳ）、ステップＳ３１に移行し、インタプリタ３１は次の行のプログラムを読出す。プログラム解析部３４は、条件は合致しないと判断すると（ステップＳ３５でＮＯ）、すなわち制御アプリケーション処理部３０は条件が合致するまで待ち状態となると判断する場合は、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０では、プログラム解析部３４は、フラグＦにＴｒｕｅをセットする。
図１６を参照して、スケジューラ２５は、フラグＦがＦａｌｓｅからＴｒｕｅに変更されたことの通知をプログラム解析部３４から受信するか否かを判断する（ステップＳ４１）。スケジューラ２５は、通知を受信しないと判断すると（ステップＳ４１でＮＯ）、通常のスケジューリング処理を実施する（ステップＳ４７）。すなわち、スケジューラ２５は、優先度に基づく順序でプロセッサ１０２にタスクを実行させる。

一方、スケジューラ２５は、通知を受信したと判断すると（ステップＳ４１でＹＥＳ）、切替部２６は、タスクをスイッチする。すなわち、切替部２６は、プロセッサ１０２に制御アプリケーション処理部３０の実行を中断させて、システムサービス処理部１８５の実行を開始させる（ステップＳ４３）。

タスクのスイッチが実施されると、スケジューラ２５は、次の制御周期Ｔが到来したか否かを判断する（ステップＳ４５）。スケジューラ２５は、次の制御周期Ｔは到来していないと判断する間は（ステップＳ４５でＮＯ）、ステップＳ４５の処理を繰り返すが、次の制御周期Ｔが到来したと判断すると（ステップＳ４５でＹＥＳ）、ステップＳ４７の処理を実施し、スケジューリングの処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ４９）。

スケジューラ２５は、タスクのスケジューリング処理は終了していないと判断すると（ステップＳ４９でＮＯ）、ステップＳ４１に戻るが、タスクのスケジューリング処理は終了したと判断すると（ステップＳ４９でＹＥＳ）、一連の処理を終了する。

図１６のスケジューラ２５の処理によれば、フラグＦがＦａｌｓｅからＴｒｕｅに変更されたとき、切替部２６は、プロセッサ１０２に制御アプリケーション処理部３０の実行を中断させてシステムサービス処理部１８５を実行開始させることで、ＮＢＱ１５８からのデータ読出しが実施されてメモリ枯渇を回避できる。

また、バッファ３２には複数の制御周期Ｔに亘る指令値の算出を可能にする中間コード３３が格納され得るので、制御アプリケーション処理部３０の実行が中断したとしても、当該中断はモーション処理部４２の指令値の算出に影響しない。

（ｉ２．タスクスイッチの他の具体例）
上記の（ｈ２．タスクスイッチの他の例）の具体的な処理を、図１７と図１８を参照して説明する。図１７は、実施の形態に係る制御アプリケーションプログラム１５４２の一部を模式的に示す図である。図１８は、実施の形態に係る切替部２６の処理を概略的に示すフローチャートである。図１９は、実施の形態に係る制御アプリケーション処理部３０１が実行する命令コードの一例を模式的に示す図である。

図１９において示される、制御アプリケーション処理部３０１が実行する命令コードは、ＩＥＣプログラム１５４１において、スイッチ４５によって制御アプリケーション処理部３０（すなわち、制御アプリケーションプログラム１５４２）の実行が中断した場合に実行される命令コードを含む。この命令コードは、制御対象のリアルタイム制御に関連する処理を実施するための命令コードであって、典型的には、制御アプリケーションプログラム１５４２の命令コードに相当するコードであって、中間コードを生成する命令コードを含む。

図１７を参照して、制御アプリケーションプログラム１５４２は、命令コード１６００を含む。命令コード１６００は、“Sign(X）＝True”の条件が満たされる間は、プログラムの次の行の命令コードを解析・実行しないことを示す待ち合わせ命令を示す。Sign(X）は、“変数ＭＲは「Warning」を示す”との条件を示す。したがって、変数ＭＲが「Warning」を示す間は、制御アプリケーションプログラム１５４２の次の命令コードが実行されない待ち状態となる。この待ち状態は、変数ＭＲが「Normal」または「Monitoring」に変更されるまで待ち合わせる状態を包含する。具体的には、待ち合わせ状態は、ＮＢＱ１５８のメモリ枯渇が解消されるまで待ち合わせる状態、すなわち読出処理部１８３によってＮＢＱ１５８からデータが読出されて十分な空き領域ができるまで待ち合わせる状態を含む。

このように、ＮＢＱ１５８がメモリ枯渇の状態にある間は、切替部２６が、プロセッサ１０２に制御アプリケーション処理部３０の実行を中断させてシステムサービス処理部１８５を実行開始させて、メモリ枯渇を解消することができる。なお、この命令コード１６００は、図１５に示す条件待ちの命令コードの種類に該当する。

待ち合わせ命令の命令コード１６００は、ＮＢＱ１５８からのシステムサービス処理部１８５のデータ読出によって、変数ＭＲが「Warning」から「Normal」または「Monitoring」に変更されると、待ち合わせは終了する。すなわち変数ＭＲが「Warning」から「Normal」または「Monitoring」に変更されると、命令コード１６００の“Sign(X）＝True”の条件が満たされなくなり、制御アプリケーションプログラム１５４２では、命令コード１６００の次の行の命令コードが読出されて解析・実行される。

図１８を参照して、残量監視部４４は、メモリ残量を検出し（ステップＳ６１）、検出したメモリ残量と警告閾値および監視閾値とを比較することにより（ステップＳ６３、ステップＳ６７）、変数ＭＲに比較の結果に基づく値を設定する。

切替部２６は、変数ＭＲの値が「Warning」を示すときは（ステップＳ６３でＹＥＳ）、警告の処理（ステップＳ６５）を実施し、変数ＭＲの値が「Monitoring」を示すときは（ステップＳ６３でＮＯ、ステップＳ６７でＹＥＳ）、監視の処理（ステップＳ６９）を実施する。変数ＭＲの値が「Warning」および「Monitoring」のいずれも示さないとき（ステップＳ６７でＮＯ）、すなわち変数ＭＲが「Normal」を示すときは、処理は終了する。

図１９を参照して、警告の処理（ステップＳ６５）と監視の処理（ステップＳ６９）の一例を説明する。制御アプリケーション処理部３０１のプログラムは、ＩＥＣプログラム１５４１内において例えばラダープログラムで記述されている。図１９では、ＦＢ（ファンクションブロック）１５４６、１５４８は、制御アプリケーションプログラム１５４２の一部の命令コードに相当する。監視の処理（ステップＳ６９）では、切替部２６は、信号Ｘ１をプログラム処理部４０に出力する。プログラム処理部４０が実行するＩＥＣプログラム１５４１は、信号Ｘ１を入力するとブロック１５４５がオンし、ＦＢ１５４６が実行される。また、警告の処理（ステップＳ６５）では、“変数ＭＲが「Warning」を示す”のＩＦ文の条件ブロック１５４７がオンすると、すなわちＩＦ文の条件が満たされると、ＦＢ１５４８が実行される。

図１９のＦＢ１５４６は、実行されると、例えば、連続したＮ個の制御周期Ｔに亘る中間コード３３を出力する。また、ＦＢ１５４８は、実行されると、例えば、連続したＭ個（ただし、Ｍ≧Ｎ）の制御周期Ｔに亘る中間コード３３を出力する。

これにより、メモリ残量の値が監視閾値または警告閾値よりも小さい期間では、メモリ枯渇に対処するために、制御周期Ｔにおいて制御アプリケーション処理部３０の実行が中断されるとしても、当該制御周期Ｔにおいて、プライマリタスクの制御アプリケーション処理部３０１が実行されることで、複数の制御周期Ｔに亘る指令値を算出するための中間コード３３を算出することができる。したがって、各制御周期Ｔのプライマリタスクにおけるモーション処理部４２の実行に先行して、指令値の算出に必要な中間コードが算出されることを保証できる。

なお、図１９に示す制御アプリケーション処理部３０１のプログラムは、フラグＦに従いスイッチ４５が実施される場合に、プライマリタスクにおいて実行されるようにしてもよい。

＜Ｊ．応用例＞
次に、実施の形態に係る制御装置１００が生成および出力する時系列データを用いた応用例について説明する。

図２０は、実施の形態に係る制御装置１００の時系列データベース１８０に格納される時系列データを用いたアプリケーションの一例を説明するための図である。

図２０に示す例では、製造実行システム４００は、制御装置１００の時系列データベース１８０に格納された時系列データを用いて、品質トレーサビリティなどを実現する。具体的には、時系列データベース１８０に格納された時系列データに含まれる製造データに基づいて、いずれのワーク（製造物）に対応付けられる時系列データであるかを判別する。判別されたワーク毎の時系列データを発生した時刻順に並べることで、製造時におけるワーク毎の状態を把握することができる。例えば、図２０には、「品番００１」のワークに対応付けて複数の時系列データが格納されるとともに、「品番００２」のワークに対応付けて複数の時系列データが格納される例を示す。

このように、製造実行システム４００は、制御装置１００の時系列データベース１８０に格納された時系列データに基づいて、品質トレーサビリティに係る情報を生成してもよい。

品質トレーサビリティに係る情報を生成する際に、時刻およびカウンタの情報を対応付けて、時系列データ内の観測値を処理することで、より時間的に緻密な情報を生成することができる。

また、図２０に示す例では、ＩｏＴサービス４５０は、いわゆるビッグデータ解析を実現する。ＩｏＴサービス４５０には、製造装置／設備１１を制御する制御装置１００からの時系列データだけではなく、別の製造装置／設備１１からの時系列データも出力される。ＩｏＴサービス４５０には、１または複数の製造装置／設備からの時系列データに対して、各種の解析を実施する。このような解析の一例として、時系列分析４６０が示されている。

ＩｏＴサービス４５０を提供するシステムを構成する１または複数のプロセッサが時系列分析４６０を実行する。時系列分析４６０においては、１または複数のプロセッサが時系列データに対する前処理４６２を実行する。前処理４６２においては、１または複数のプロセッサがストレージに格納された時系列データから特徴量などを抽出して次元を下げる処理、異常値・外れ値を除外する処理などを実行する。さらに、１または複数のプロセッサは、前処理４６２が実施された時系列データに対して、分析処理４６４を実行する。

１または複数のプロセッサは、分析処理４６４の結果に基づいてモデリング４６６を実施することで、制御対象の製造装置／設備についてのモデルを生成する。１または複数のプロセッサは、生成したモデル（関数またはパラメータのセット）をストレージに格納する。さらに、１または複数のプロセッサは、生成されたモデルに基づいて、異常の発生や劣化の進行などの予測処理４６８を実行する。最終的に、１または複数のプロセッサは、予測処理４６８の結果がグラフや表などを用いて視覚的にディスプレイなどに出力されてもよい（視覚化処理４７０）。

以上のように、ＩｏＴサービス４５０は、制御装置１００の時系列データベース１８０に格納された時系列データに基づくデータ解析を実施する。このようなＩｏＴサービス４５０は、典型的には、クラウド上の十分な演算リソースを有する環境で実施されることが想定される。そのため、大量の時系列データを用いて、隠れた特性などを見つけることができる。

このようなデータ解析を行う際に、時刻およびカウンタの情報を対応付けて、時系列データ内の観測値同士の時間的関係をより精緻に決定できるので、より正確かつ有意義な解析を実現できる。例えば、モデルの生成にあたっては、観測値同士の隠れた因果関係を探索することが重要であるが、このような因果関係は時間的なずれによって見つけることができない場合もある。本実施の形態に係るシステムにおいては、前処理において、観測値同士の時間的な関係をより正確に決定できるので、より正確なモデルの生成を実現できる。

また、何らかの異常が発生した時刻を参照して、その発生した時刻における設備データを確認する必要がある場合などにより有益である。

また、図２０に示す例においては、制御装置１００の内部でＡＩ（Artificial Intelligence）処理１９６が実施される例を示す。ＡＩ処理１９６においては、例えば、教師ありの機械学習を行っておき、制御対象の製造装置や設備に生じる異常や劣化傾向を事前に検出するようにしてもよい。

具体的には、ＡＩ処理１９６は、制御装置１００の時系列データベース１８０に格納された時系列データに含まれる１または複数の観測値から特徴量を生成し、その生成した特徴量を統計処理した上で、学習データとして保持する。そして、ＡＩ処理１９６は、何らかの新たな観測値が入力されると、当該入力された観測値が学習データからどの程度外れているのかを示す度合いを算出するとともに、その算出された外れの度合いに基づいて、異常の有無や劣化傾向を判断する。

このようなＡＩ処理１９６を制御装置１００内に実装することで、制御対象の製造装置や設備に生じる異常や劣化傾向を実質的にリアルタイムに検出できる。

＜Ｋ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

［構成１］
制御対象（８）を制御する制御装置（１００）であって、
プロセッサ（１０２）と、
複数のプログラムを格納する記憶部（１０８）と、
予め定められた周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラ（２５）と、を含み、
前記記憶部の前記複数のプログラムは、
前記周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラム（１５４１）と、
前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラム（１５４２）と、
前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラム（１９０、１９１）とを含み、
前記スケジューラは、
前記周期内において、前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させる切替部（２６）を含む、制御装置。

［構成２］
前記リアルタイム制御処理は、前記関連処理により生成された中間コードに基づき前記制御対象への指令値を生成する処理を含み、
前記予め定められた種類の命令コードは、実行されると複数周期にわたる前記中間コードを生成する命令コードを含む、構成１に記載の制御装置。

［構成３］
前記予め定められた種類の命令コードは、待ち合わせ条件と当該待ち合わせ条件が満たされるかを判断するコードを用いて記述される待ち合わせ命令コードを含む、構成１または２に記載の制御装置。

［構成４］
前記第２のプログラムは、インタプリタ言語で記述されたプログラムを含む、構成１から３のいずれか１に記載の制御装置。

［構成５］
前記システムサービスは、
前記制御対象に関するデータを含むレコードを時系列に格納する時系列データベース（１８０）の処理を含む、構成１から４のいずれか１に記載の制御装置。

［構成６］
前記制御装置は、さらに、
前記周期毎に、前記時系列データベースへ格納すべきレコードを構成するためのデータを生成するデータ生成部（４３）と、
前記データ生成部により生成されるデータを順次格納する、揮発性の主記憶装置上に形成されるノンブロッキングキュー（１５８）と、を備え、
前記システムサービスは、
前記ノンブロッキングキューから前記データを読み出し、前記時系列データベースに格納する処理（１８３）を含む、構成５に記載の制御装置。

［構成７］
前記制御装置が前記時系列データベースを備える、構成６に記載の制御装置。

［構成８］
前記制御装置は、さらに、
前記ノンブロッキングキューのメモリ残量を監視する残量監視部（４４）を備え、
前記切替部は、
前記メモリ残量と閾値の比較の結果に基づき、前記プロセッサに、実行中の前記第２のプログラムの実行を中断させ、前記第３のプログラムの実行を開始させる、構成６または７に記載の制御装置。

［構成９］
前記第１のプログラムは、前記第２のプログラムの実行が中断した場合に実行される、前記関連処理の命令コード（３０１）を含む、構成１から８のいずれか１に記載の制御装置。

［構成１０］
制御対象（８）を制御するためのプロセッサ（１０２）を有する制御装置（１００）で実行されるプログラムであって、
予め定められた周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラプログラム（１７０）と、
前記周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラム（１５４１）と、
前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラム（１５４２）と、
前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラム（１９０、１９１）とを備え、
前記スケジューラプログラムは、
前記周期内において、前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させるスイッチプログラム（１７１）を含む、プログラム。

［構成１１］
制御対象（８）を制御するためのプロセッサ（１０２）を有する制御装置（１００）を制御する制御方法であって、
前記制御装置は、
予め定められた周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラム（１５４１）と、
前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラム（１５４２）と、
前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラム（１９０、１９１）とを備え、
前記制御方法は、
前記周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するステップを、備え、
前記管理するステップは、
前記周期内において、
前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行されるか否かを判断するステップ（Ｓ３３）と、
前記判断に基づき、場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させるステップ（Ｓ４３）とを含む、制御方法。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 制御システム、２５ スケジューラ、２６ 切替部、３０，３０１ 制御アプリケーション処理部、３１ インタプリタ、３２ バッファ、３３ 中間コード、３４ プログラム解析部、４０ プログラム処理部、４１ ロジック処理部、４２ モーション処理部、４３ データベース書込部、４４ 残量監視部、４５ スイッチ、５０ Ｉ／Ｏ処理部、１００ 制御装置、１０２ プロセッサ、１０６ 主記憶装置、１０８ 二次記憶装置、１５１ インタプリタプログラム、１５２ 制御プログラム、１５６ データベース書込プログラム、１５９ 共有メモリ、１６０ 変数管理プログラム、１７０ スケジューラプログラム、１７１ スイッチプログラム、１７２ 入力プログラム、１７４ 出力プログラム、１８０ 時系列データベース、１８２ データベースマネージャ、１８３ 読出処理部、１８４ 書込みバッファ、１８５ システムサービス処理部、１８６ データベースファイル、１９０ データベースプログラム、１９１ データベース読出プログラム、１９５ システムサービスプログラム、１５４１ ＩＥＣプログラム、１５４２ 制御アプリケーションプログラム、１５４４ 残量監視プログラム、Ｆ フラグ、ＭＲ 変数、Ｔ 制御周期。

Claims (11)

1. 制御対象を制御する制御装置であって、
   プロセッサと、
   複数のプログラムを格納する記憶部と、
   予め定められた周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラと、を含み、
   前記記憶部の前記複数のプログラムは、
   前記周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、
   前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、
   前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを含み、
   前記スケジューラは、
   前記周期内において、前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させる切替部を含む、制御装置。
2. 前記リアルタイム制御処理は、前記関連処理により生成された中間コードに基づき前記制御対象への指令値を生成する処理を含み、
   前記予め定められた種類の命令コードは、実行されると複数周期にわたる前記中間コードを生成する命令コードを含む、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記予め定められた種類の命令コードは、待ち合わせ条件と当該待ち合わせ条件が満たされるかを判断するコードを用いて記述される待ち合わせ命令コードを含む、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記第２のプログラムは、インタプリタ言語で記述されたプログラムを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記システムサービスは、
   前記制御対象に関するデータを含むレコードを時系列に格納する時系列データベースの処理を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記制御装置は、さらに、
   前記周期毎に、前記時系列データベースへ格納すべきレコードを構成するためのデータを生成するデータ生成部と、
   前記データ生成部により生成されるデータを順次格納する、揮発性の主記憶装置上に形成されるノンブロッキングキューと、を備え、
   前記システムサービスは、
   前記ノンブロッキングキューから前記データを読み出し、前記時系列データベースに格納する処理を含む、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記制御装置が前記時系列データベースを備える、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御装置は、さらに、
   前記ノンブロッキングキューのメモリ残量を監視する残量監視部を備え、
   前記切替部は、
   前記メモリ残量と閾値の比較の結果に基づき、前記プロセッサに、実行中の前記第２のプログラムの実行を中断させ、前記第３のプログラムの実行を開始させる、請求項６または７に記載の制御装置。
9. 前記第１のプログラムは、前記第２のプログラムの実行が中断した場合に実行される、前記関連処理の命令コードを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 制御対象を制御するためのプロセッサを有する制御装置で実行されるプログラムであって、
    予め定められた周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するスケジューラプログラムと、
    前記周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、
    前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、
    前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを備え、
    前記スケジューラプログラムは、
    前記周期内において、前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行された場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させるスイッチプログラムを含む、プログラム。
11. 制御対象を制御するためのプロセッサを有する制御装置を制御する制御方法であって、
    前記制御装置は、
    予め定められた周期において前記プロセッサで実行される最も実行の優先度が高いプログラムであって、前記制御対象のリアルタイム制御処理のための第１のプログラムと、
    前記第１のプログラムより実行の優先度が低いプログラムであって、前記リアルタイム制御に関連する関連処理のための第２のプログラムと、
    前記第２のプログラムより実行の優先度が低く、前記周期においてプロセッサの空き時間がある場合に実行されるシステムサービスの第３のプログラムとを備え、
    前記制御方法は、
    前記周期内で、前記プロセッサに優先度に従い実行させるプログラムを管理するステップを、備え、
    前記管理するステップは、
    前記周期内において、
    前記第２のプログラムの実行を開始し、その後に前記第２のプログラムにおいて予め定められた種類の命令コードが実行されるか否かを判断するステップと、
    前記判断に基づき、場合、前記プロセッサに前記第２のプログラムの実行を中断させ前記第３のプログラムを実行開始させるステップとを含む、制御方法。
    

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