JP4271160B2

JP4271160B2 - 生産システムにおけるネットワーク開通方法

Info

Publication number: JP4271160B2
Application number: JP2005083857A
Authority: JP
Inventors: 博彦小林; 嘉治長塚
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: EP1705540A3; CN1838012A; US7904205B2; US20060217842A1; CN100452749C; JP2006270359A; EP1705540B1; EP1705540A2

Description

本発明は、ロボットを用いた生産システムにおけるネットワーク開通方法に関する。

ロボット、特に産業用ロボットを用いた生産システム（例えばＦＭＳ（Flexible Manufacturing System）と称する）では、複数のロボットに個別に接続される複数のロボット制御装置を、ネットワークを介して、プログラマブルコントローラ（ＰＣ）、コンピュータ、スイッチ、センサ、モータ、油空圧機器、パーツフィーダ等の各種自動化機器に接続し、信号やデータの通信を行って、製品の製造、検査、保管、管理等を自動的に遂行する情報技術（ＩＴ）化が進められている。

この種の生産システムで使われるネットワークとしては、（１）主としてコンピュータ間で生産管理データ、設計データ、物流データ等を通信する上位ネットワーク（本明細書で「情報系ネットワーク」と称する）と、（２）ＰＣ同士やＰＣとロボット制御装置との間で運転状況データや動作指令等を通信する中位ないし下位ネットワーク（本明細書で「制御系ネットワーク」と称する）とがある。下位ネットワークは、個々のロボット制御装置とアクチュエータやセンサ等の各種入出力機器とを互いに接続して、ＯＮ／ＯＦＦ信号等を通信する省配線ネットワークとしても機能する。また近年、複数のロボット制御装置を、情報系ネットワークを介して直接的にコンピュータに接続して、複数のロボットの集中管理を容易にした生産システムも開発されている（文献としては公開されていない）。

なお、情報系ネットワークの代表例としては、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠するイーサネット（Ethernet：登録商標）がある。また、制御系ネットワークは、オープンネットワークとして、デバイスネット（DeviceNet：登録商標）、プロフィバス（Profibus：登録商標）、インターバス（Interbus：登録商標）、ＯＰＣＮ−１（登録商標）等が知られている。

ロボットを用いた生産システムにおいて、複数のロボット制御装置に対し、前述した情報系ネットワークを構築した構成に加えて、さらに制御系ネットワークを構築することが要求される場合がある。このような２系統のネットワークを構築する場合には、従来、個々のロボット制御装置に対して、それぞれのネットワークの開通に要求される条件（アドレス等）を、１台ずつ個別に設定している。このような従来のネットワーク構築手法では、２系統のネットワークの開通に時間を要し、その結果、例えば生産システムの構成を変更する際にシステムの立ち上げが遅れることが懸念されていた。

本発明の目的は、ロボットを用いた生産システムにおいて、複数の系統のネットワークに複数のロボット制御装置を接続する際に、それらネットワークの開通作業を容易にすることができるネットワーク開通方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のロボットと、それらロボットを個々に制御する複数のロボット制御装置と、それらロボット制御装置を互いに接続する複数のネットワークとを具備する生産システムにおける、ネットワークの開通方法において、複数のロボット制御装置で個別に設定された、第１のネットワークの開通に要するアドレスを含む条件に基づき、複数のロボット制御装置の各々が、それ自体のオペレーションプログラムにより第１のネットワークを開通するステップと、複数のロボット制御装置から選択された１つのロボット制御装置が、複数のロボット制御装置のうちで第２のネットワークを開通しようとする幾つかのロボット制御装置の、第１のネットワーク上でのアドレス範囲の指定と、共通するボーレート及び入力バイト数の指定と、第２のネットワークにおけるアドレスを割り付けるための割付規則の指定とを受け付けるステップと、１つのロボット制御装置に指定されたアドレス範囲にある幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、第１のネットワークを通じて、１つのロボット制御装置に指定されたボーレート及び入力バイト数を、第２のネットワークを開通するための共通条件として自己設定するステップと、１つのロボット制御装置に指定されたアドレス範囲にある幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、第１のネットワークを通じて、１つのロボット制御装置に指定された割付規則に従い、第２のネットワークにおけるアドレスを自己設定するステップと、１つのロボット制御装置に指定されたアドレス範囲にある幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、自己設定したアドレスに基づき第２のネットワークを開通するステップと、を有することを特徴とするネットワーク開通方法を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のネットワーク開通方法において、複数のロボット制御装置の第１のネットワーク上でのアドレスがＩＰアドレスであり、割付規則は、指定されたアドレス範囲にある個々のロボット制御装置の、第１のネットワーク上でのＩＰアドレスの最下位数値を、個々のロボット制御装置の第２のネットワーク上でのアドレスとして設定することを含むネットワーク開通方法を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のネットワーク開通方法において、複数のロボット制御装置の第１のネットワーク上でのアドレスがＩＰアドレスであり、割付規則は、指定されたアドレス範囲にある全てのロボット制御装置の、第１のネットワーク上でのＩＰアドレスの最下位数値の昇順に対応して、予め定めた開始番号から順次増加する番号を、個々のロボット制御装置の第２のネットワーク上でのアドレスとして設定することを含むネットワーク開通方法を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のネットワーク開通方法において、割付規則は、指定されたアドレス範囲にある全てのロボット制御装置の、第１のネットワーク上でのアドレス又はノード名と、第２のネットワーク上での予め割り付けたアドレスとの、対応表を用意することと、対応表に基づいて、個々のロボット制御装置の第２のネットワーク上でのアドレスを設定することとを含むネットワーク開通方法を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のネットワーク開通方法において、割付規則は、指定されたアドレス範囲にある個々のロボット制御装置の、第１のネットワーク上でのアドレスと同一の番号を、個々のロボット制御装置の第２のネットワーク上でのアドレスとして設定することを含むネットワーク開通方法を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワーク開通方法において、第１のネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠する情報系ネットワークであるネットワーク開通方法を提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のネットワーク開通方法において、第２のネットワークは、複数のロボット制御装置と入出力機器とを互いに接続して、入出力機器のＯＮ／ＯＦＦ信号を通信する制御系ネットワークである、ネットワーク開通方法を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、複数のロボット制御装置を複数のネットワークに接続する際に、第１のネットワークを開通した後、第２のネットワークを開通させるロボット制御装置に対し、第２のネットワークの開通に要する条件を、第１のネットワークを通じて設定することにより、第２のネットワークを開通させることができる。したがって、複数のネットワークの開通作業が極めて容易になる。また、第１のネットワークを用いて第２のネットワークを開通するときに、いずれかのロボット制御装置に通信不良等のトラブルが生じた場合、そのトラブルを表すエラー情報を、第１のネットワークを通じて即座に入手できる。したがって、生産システムの稼働現場にオペレータが出向いて点検や再設定等を行うことなく、得られたエラー情報から適切な解決策を講じて、第１のネットワークを通じてトラブルを容易かつ迅速に解消することができる。

また、第２のネットワークを開通させるロボット制御装置のうち、任意の１つのロボット制御装置において条件指定することで、全てのロボット制御装置における条件設定を遂行できるので、アドレスの重複設定等の条件設定の過誤を確実に防止しつつ、第２のネットワークを容易に開通させることができる。

また、第２のネットワークを開通させる全てのロボット制御装置に対する共通条件の設定が極めて容易になる。

請求項２〜５の各々に記載の発明によれば、第２のネットワークの開通に要するアドレスの設定を、個々のロボット制御装置において確実に実行できる。

請求項６に記載の発明によれば、第１のネットワークを、信頼性に優れた情報系ネットワークとして構築できる。

請求項７に記載の発明によれば、第２のネットワークを、有用な制御系ネットワークとして構築できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係るネットワーク開通方法を適用可能な、産業用ロボットを用いた生産システム（ＦＭＳ）の一例を略示する。図示の生産システム１０は、複数台の産業用ロボット１２（以下、ロボット１２と略称する）と、個々のロボット１２に個別に接続され、対象のロボット１２を制御する複数のロボット制御装置（ＲＣ）１４と、サーバコンピュータ（ＳＣ）１６と、プログラマブルコントローラ（ＰＣ）１８と、サーバコンピュータ１６と複数のロボット制御装置１４とを互いに接続する第１のネットワーク（情報系ネットワーク）２０と、プログラマブルコントローラ１８と複数のロボット制御装置１４とを互いに接続する第２のネットワーク（制御系ネットワーク）２２と、サーバコンピュータ１６とプログラマブルコントローラ１８とを接続するコントローラ上位リンク２４とを、主要な構成要素として備えている。

生産システム１０はさらに、ローラコンベア、無人搬送車、パーツフィーダ等の搬送装置（図示せず）や、成形機等の工作機械（図示せず）を含むことができる。また、第２の制御系ネットワーク２２には、スイッチ、センサ、計測器、油空圧シリンダ、モータ等の各種の入出力機器２６を接続することができる。したがって、第２の制御系ネットワーク２２は、複数のロボット制御装置１４と各種入出力機器２６とを互いに接続して、入出力機器２６のＯＮ／ＯＦＦ信号を通信する省配線ネットワークとして構築される。

なお、第１の情報系ネットワーク２０及びコントローラ上位リンク２４には、ＲＳ−２３２ＣやＲＳ−４８５等の汎用インタフェースや、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のイーサネット（Ethernet：商標）を用いることができる。また、第２の制御系ネットワーク２２としては、デバイスネット（DeviceNet：商標）、プロフィバス（Profibus：商標）、インターバス（Interbus：商標）、ＯＰＣＮ−１（商標）等を採用できる。

個々のロボット１２は、多関節型ロボットの構成を有し、ロボットアーム（すなわちマニピュレータ）の運動をプログラムや教示に基づく自動制御下で実行できる機械装置（すなわち機構部）である。各ロボット１２は、対応のロボット制御装置１４による制御下で動作する。

個々のロボット制御装置１４は、図示しないが、制御対象のロボット１２との間で通信を行うための通信ポート、ロボット１２に装備したセンサやスイッチを接続するための入力インタフェース、情報系ネットワーク２０及び制御系ネットワーク２２との間で通信を行うための通信ポート、ロボット１２の運動を指示するプログラムや位置データ及びロボット制御装置１４自体のオペレーションプログラムを格納するためのメモリ、並びに制御用ＣＰＵを含んで構成される。また、各ロボット制御装置１４には、ロボット１２の手動操作、教示、簡単なプログラムの作成、編集、管理等を行うための教示操作盤（図示せず）を接続できる。

サーバコンピュータ１６は、ロボット制御装置１４及びプログラマブルコントローラ１８の上位コントローラとして作用する。サーバコンピュータ１６は、個々のロボット制御装置１４及びプログラマブルコントローラ１８に適宜アクセスして、プログラムや位置データの変更や設定、システム全体又は個々のロボット１２の稼動状況の監視、生産実績データの管理等を実行する。また、サーバコンピュータ１６を構内ＬＡＮや社内ＬＡＮに接続して、物流、財務、経営等の生産に関する間接的な企業データを共有する計算機統合化生産システム（ＣＩＭ）を構成することもできる。

プログラマブルコントローラ１８は、図示しないが、第１及び第２のネットワーク２２、２４のための通信ポート、制御用ＣＰＵ、ロボット１２のシーケンス制御用プログラムや各種データ及びプログラマブルコントローラ１８自体のオペレーションプログラムを格納するメモリ等を含んで構成される。プログラマブルコントローラ１８は、ロボット制御装置１４の上位コントローラとして作用するとともに、第１及び第２のネットワーク２２、２４の中継点（ノード）として作用する。プログラマブルコントローラ１８は、個々のロボット１２に所望の作業を実行させるための起動信号を、個々のロボット制御装置１４に送ることができる。また、各ロボット制御装置１４に格納されている種々のプログラムやサブルーチンに付した番号を、プログラマブルコントローラ１８から指定することによって、各ロボット１２に所望の動作を実行させることもできる。

次に、図２のフローチャート及び図３〜図６の設定画面を併せて参照して、上記構成を有する生産システム１０において実施可能な、本発明の一実施形態によるネットワーク開通方法を説明する。
まず、システム全体の複数のロボット制御装置１４に対し、第１の情報系ネットワーク２０を開通する（ステップＳ１）。この開通作業は、個々のロボット制御装置１４のオペレーションプログラムに従い、第１ネットワーク２０の開通に必要な諸条件（一般にはアドレスを含むＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol／Internet Protocol）に基づく条件）を、各ロボット制御装置１４において個別に手操作により設定することで、行うことができる。

次に、システム全体の複数のロボット制御装置１４から１つのロボット制御装置１４を任意に選択し、選択したロボット制御装置１４のオペレーションプログラムに従い、メモリに格納された制御系ネットワーク設定画面２８（図３参照、以下「設定画面２８」と略称する）を読み出す（ステップＳ２）。設定画面２８は、個々のロボット制御装置１４に並設される表示装置（図示せず）に表示できる。

続いて、設定画面２８の第１頁（図３）上で、「グローバル」キー３０を指示することにより、条件設定モードとして、当該ロボット制御装置１４のみの条件設定用のローカルモードではなく、第２のネットワーク２２を開通する全てのロボット制御装置１４の条件設定用のグローバルモードを指定する（ステップＳ３）。

なお、このモード指定に先立ち、システム全体の複数のロボット制御装置１４のうち、第２のネットワーク２２を開通しようとするロボット制御装置１４が有している第１のネットワーク２０上でのアドレスの範囲を、設定画面２８の第２頁（図４）上で指定する（すなわち第２のネットワーク２２を開通するロボット制御装置１４を選択する）ことができる。また、同第２頁で、第２のネットワーク２２を開通するロボット制御装置１４に、第２ネットワーク２２上でのアドレスを割り付けるための規則を指定することもできる。このアドレス割付規則については後述する。

次に、設定画面２８の第１頁（図５）上で、第２のネットワーク２２を開通する全てのロボット制御装置１４に共通する共通条件（図示実施形態ではボーレート及び入出力バイト数）を指定する（ステップＳ４）。この共通条件指定は、数値の入力後に、設定画面２８上で「同一設定」キー３２を指示することにより実行できる。このように、１つのロボット制御装置１４でボーレート及び入出力バイト数を指定すると、第１の情報系ネットワーク２０を通じて、第２頁（図４）で指定したアドレス範囲内にある全てのロボット制御装置１４が、それら自体のオペレーションプログラムに含まれる所定の処理タスクを起動し、指定されたボーレート及び入出力バイト数を自己設定する。

次に、設定画面２８の第１頁（図５）上で、「アドレス設定」キー３４を指示し、さらに同第１頁（図６）上で「はい」キー３６を指示する。それにより、第１の情報系ネットワーク２０を通じて、第２頁（図４）で指定したアドレス範囲内にある全てのロボット制御装置１４が、それら自体のオペレーションプログラムに含まれる所定の処理タスクを起動し、第２頁（図４）で指定したアドレス割付規則に従い、第２の制御系ネットワーク２２上でのアドレスを自己設定する（ステップＳ５）。

ここで、アドレス割付規則は、設定画面２８の第２頁（図４）上で、以下の４つから選択できる。なお、図示実施形態では、第１及び第２ネットワーク２０、２２はＴＣＰ／ＩＰを通信プロトコルとしており、設定されるアドレスはＩＰアドレスを採用している。
（１）指定されたアドレス範囲にある個々のロボット制御装置１４の、第１の情報系ネットワーク２０上でのＩＰアドレスの最下位数値を、個々のロボット制御装置１４の第２の制御系ネットワーク２２上でのアドレスとして設定する。
（２）指定されたアドレス範囲にある全てのロボット制御装置１４の、第１の情報系ネットワーク２０上でのＩＰアドレスの最下位数値の昇順に対応して、予め定めた開始番号（設定画面２８の第２頁（図４）で指定可能）から順次増加する番号を、個々のロボット制御装置１４の第２の制御系ネットワーク２２上でのアドレスとして設定する。
（３）指定されたアドレス範囲にある全てのロボット制御装置１４の、第１の情報系ネットワーク２０上でのアドレス又はノード名と、第２の制御系ネットワーク２２上での予め割り付けたアドレスとの、対応表を用意し、この対応表に基づいて、個々のロボット制御装置１４の第２の制御系ネットワーク２２上でのアドレスを設定する。
（４）指定されたアドレス範囲にある個々のロボット制御装置１４の、第１の情報系ネットワーク２０上でのＩＰアドレスと同一の番号を、個々のロボット制御装置１４の第２の制御系ネットワーク２２上でのアドレスとして設定する。

このようにして、第２のネットワーク２２上でのアドレスが設定されると、個々のロボット制御装置１４が、それら自体のオペレーションプログラムに含まれるネットワーク処理タスクを再起動する。再起動完了後、第２の情報系ネットワーク２２が開通する（ステップＳ６）。

上記したネットワーク開通方法によれば、複数のロボット制御装置１４を２系統のネットワーク２０、２２に接続する際に、従来、全てのネットワークの開通に要する条件設定を個々のロボット制御装置１４で個別に行っていたのに対し、第１のネットワーク２０を開通した後、第２のネットワーク２２を開通させるロボット制御装置１４のうちの任意の１台のロボット制御装置１４において、第２のネットワーク２２の開通に要する条件を指定することで、第１のネットワーク２０を通じて全てのロボット制御装置１４における条件設定を実行することができる。したがって、２系統のネットワークの開通作業が極めて容易になる。

また、上記ネットワーク開通方法においては、第１のネットワーク２０を用いて第２のネットワーク２２を開通するときに、いずれかのロボット制御装置１４に通信不良等のトラブルが生じた場合、そのトラブルを表すエラー情報を、条件指定に使用した１台のロボット制御装置１４が第１のネットワーク２０を通じて即座に入手できる。したがって、生産システム１０の稼働現場にオペレータが出向いて点検や再設定等を行うことなく、得られたエラー情報から適切な解決策を講じて、第１のネットワーク２０を通じてトラブルを容易かつ迅速に解消することができる。さらに、上記ネットワーク開通方法によれば、第２のネットワーク２２を開通させる全てのロボット制御装置１４の条件設定を、１つの画面２８で一括して遂行できるので、アドレスの重複設定等の過誤を確実に防止できる。なお、本発明に係るネットワーク開通方法は、複数のロボットに対して３系統以上のネットワークを構築する場合にも適用できる。

本発明に係るネットワーク開通方法を適用可能な、産業用ロボットを用いた生産システムの一例を略示するブロック図である。本発明の一実施形態によるネットワーク開通方法の手順を示すフローチャートである。図２のネットワーク開通方法で使用される条件設定画面の一例を示す図である。図２のネットワーク開通方法で使用される条件設定画面の一例を示す図である。図２のネットワーク開通方法で使用される条件設定画面の一例を示す図である。図２のネットワーク開通方法で使用される条件設定画面の一例を示す図である。

符号の説明

１０生産システム
１２ロボット
１４ロボット制御装置
１６サーバコンピュータ
１８プログラマブルコントローラ
２０第１の情報系ネットワーク
２２第２の制御系ネットワーク
２６入出力機器
２８制御系ネットワーク設定画面

Claims

複数のロボットと、それらロボットを個々に制御する複数のロボット制御装置と、それらロボット制御装置を互いに接続する複数のネットワークとを具備する生産システムにおける、ネットワークの開通方法において、
前記複数のロボット制御装置で個別に設定された、第１のネットワークの開通に要するアドレスを含む条件に基づき、前記複数のロボット制御装置の各々が、それ自体のオペレーションプログラムにより該第１のネットワークを開通するステップと、
前記複数のロボット制御装置から選択された１つのロボット制御装置が、前記複数のロボット制御装置のうちで第２のネットワークを開通しようとする幾つかのロボット制御装置の、前記第１のネットワーク上でのアドレス範囲の指定と、共通するボーレート及び入力バイト数の指定と、該第２のネットワークにおけるアドレスを割り付けるための割付規則の指定とを受け付けるステップと、
前記１つのロボット制御装置に指定された前記アドレス範囲にある前記幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、前記第１のネットワークを通じて、前記１つのロボット制御装置に指定された前記ボーレート及び入力バイト数を、前記第２のネットワークを開通するための共通条件として自己設定するステップと、
前記１つのロボット制御装置に指定された前記アドレス範囲にある前記幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、前記第１のネットワークを通じて、前記１つのロボット制御装置に指定された前記割付規則に従い、前記第２のネットワークにおける前記アドレスを自己設定するステップと、
前記１つのロボット制御装置に指定された前記アドレス範囲にある前記幾つかのロボット制御装置が、それら自体のオペレーションプログラムにより、前記自己設定したアドレスに基づき前記第２のネットワークを開通するステップと、
を有することを特徴とするネットワーク開通方法。
前記複数のロボット制御装置の前記第１のネットワーク上での前記アドレスがＩＰアドレスであり、前記割付規則は、前記指定されたアドレス範囲にある個々の前記ロボット制御装置の、前記第１のネットワーク上での前記ＩＰアドレスの最下位数値を、該個々のロボット制御装置の前記第２のネットワーク上での前記アドレスとして設定することを含む、請求項１に記載のネットワーク開通方法。
前記複数のロボット制御装置の前記第１のネットワーク上での前記アドレスがＩＰアドレスであり、前記割付規則は、前記指定されたアドレス範囲にある全ての前記ロボット制御装置の、前記第１のネットワーク上での前記ＩＰアドレスの最下位数値の昇順に対応して、予め定めた開始番号から順次増加する番号を、個々の該ロボット制御装置の前記第２のネットワーク上での前記アドレスとして設定することを含む、請求項１に記載のネットワーク開通方法。
前記割付規則は、前記指定されたアドレス範囲にある全ての前記ロボット制御装置の、前記第１のネットワーク上での前記アドレス又はノード名と、前記第２のネットワーク上での予め割り付けた前記アドレスとの、対応表を用意することと、該対応表に基づいて、個々の該ロボット制御装置の該第２のネットワーク上での該アドレスを設定することとを含む、請求項１に記載のネットワーク開通方法。
前記割付規則は、前記指定されたアドレス範囲にある個々の前記ロボット制御装置の、前記第１のネットワーク上での前記アドレスと同一の番号を、該個々のロボット制御装置の前記第２のネットワーク上での前記アドレスとして設定することを含む、請求項１に記載のネットワーク開通方法。
前記第１のネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠する情報系ネットワークである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワーク開通方法。
前記第２のネットワークは、前記複数のロボット制御装置と入出力機器とを互いに接続して、該入出力機器のＯＮ／ＯＦＦ信号を通信する制御系ネットワークである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のネットワーク開通方法。