JP4486050B2 - Control system for production equipment and control management system for production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、生産設備全体の制御を行う主制御装置と、上記主制御装置により従属的に制御され、上記生産設備における少なくともアクチュエータを有する駆動部の制御を行う複数の従制御装置とを備える生産設備用の制御システム、及び生産設備用の制御管理システムに関する。 The present invention includes a master control device that controls the entire production facility, and a plurality of slave control devices that are subordinately controlled by the master control device and control a drive unit having at least an actuator in the production facility. The present invention relates to a control system for equipment and a control management system for production equipment.
従来、このような生産設備用の制御システムとして、例えば特許文献1には、部品実装装置用の制御システムが開示されている。この制御システムは、生産設備全体の制御を行うメインボードと、生産設備におけるサーボモータやアクチュエータ等の駆動部やセンサ等におけるI/Oボード(部品)の制御を行う複数のスレーブボードとから構成され、メインボードからそれぞれのスレーブボードに対して故障診断指示を発行し、その診断指示を受けたスレーブボードにおいては、自己及びI/Oボードの故障診断を実施し、その診断結果がメインボードに送られて、メインボードにおいて統括的に故障診断の管理が行われるように構成されている。また、このような故障診断情報は、メインボードよりLAN等を介してサーバに入力されることで、オペレータに認識可能に通知させることができる(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, as a control system for such production equipment, for example,
しかしながら、このような従来の制御システム構成では、メインボードに全てのスレーブボードが個別的に直接接続された構成が採用されているため、設置されるスレーブボードの個数分のケーブル接続用コネクタと、個々の通信ケーブルが必要となる。そのため、より複雑な設備構成を有するような生産設備を制御するための制御システムでは、設置されるスレーブボードの個数も多くなり、それに伴ってケーブル接続用コネクタの設置数量も多くなる。さらに、メインボードと個々のスレーブボードとを個別的に接続する通信ケーブルの本数も多くなるだけでなく、そのケーブル長も長大化する。従って、生産設備用の制御システムのハード構成に要する設備費を低減させることが困難となるという問題がる。また、このようにケーブル本数や長さが長大化すれば、生産設備をコンパクト化することができない場合があるという問題もある。 However, in such a conventional control system configuration, since a configuration in which all the slave boards are directly connected individually to the main board is adopted, cable connection connectors for the number of installed slave boards, Individual communication cables are required. Therefore, in a control system for controlling production equipment having a more complicated equipment configuration, the number of slave boards to be installed increases, and accordingly, the installation quantity of connectors for cable connection also increases. Furthermore, not only the number of communication cables for individually connecting the main board and individual slave boards increases, but also the cable length increases. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce the equipment cost required for the hardware configuration of the control system for production equipment. In addition, if the number of cables and the length are increased in this way, there is a problem that the production equipment may not be made compact.
また、個々のスレーブボードにて行われた故障診断処理の診断結果情報が、一端メインボードに集められ、その後、メインボードよりLANを通じてサーバに当該情報が入力されることで、サーバを通じてオペレータに診断結果情報を通知させるという従来の制御システムにおける構成では、オペレータに情報を認識させるまでのステップが多く存在し、情報伝達の迅速化を疎外する要因となるという問題がある。 In addition, the diagnostic result information of the fault diagnosis processing performed on each slave board is collected on the main board, and then the information is input from the main board to the server through the LAN, so that the operator is diagnosed through the server. In the configuration of the conventional control system in which the result information is notified, there are many steps until the operator recognizes the information, and there is a problem that the speed of information transmission is excluded.
特に、制御システムにおいて、通信ケーブルとしてフレキシブルケーブルが用いられ、かつ、スレーブボードが可動部に設けられるような構成においては、可動部が移動されるとそれに伴ってフレキシブルケーブルも移動されることとなるため、可動部による移動回数が増加するに従って、ケーブルの劣化が進行し、最終的には通信遮断やケーブル自体の断線を伴う場合があり、その結果、可動部に対する適切な動作制御を行うことができなくなる、すなわち装置の致命的な故障が生じる場合がある。従って、このようなケーブルの劣化を適確に診断して、装置の致命的な故障を未然に防止することが求められており、このような劣化情報は、迅速にオペレータに通知する必要があるものの、上述のシステム構成では、このような要望を満たすことができないという問題がある。 In particular, in a configuration in which a flexible cable is used as a communication cable in a control system and a slave board is provided on a movable part, when the movable part is moved, the flexible cable is moved accordingly. Therefore, as the number of movements by the movable part increases, the deterioration of the cable progresses, and eventually the communication may be interrupted or the cable itself may be disconnected.As a result, appropriate operation control for the movable part can be performed. It may become impossible, that is, a fatal failure of the device may occur. Accordingly, it is required to accurately diagnose such cable deterioration and prevent a fatal failure of the apparatus in advance, and such deterioration information needs to be notified to the operator promptly. However, the above-described system configuration has a problem that such a request cannot be satisfied.
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、生産設備全体の制御を行う主制御装置と、上記主制御装置により従属的に制御され、上記生産設備における少なくともアクチュエータを有する駆動部の制御を行う複数の従制御装置とを備える生産設備用の制御システムにおいて、そのハード構成に要する設備費を低減させながら、確実かつ迅速な通信を実現することができる制御システム及び制御管理システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and a main control device that controls the entire production facility, and a drive that is subordinately controlled by the main control device and has at least an actuator in the production facility. Control system and control management system capable of realizing reliable and prompt communication while reducing the equipment cost required for the hardware configuration in a control system for production equipment comprising a plurality of subordinate control devices for controlling a part Is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の第1態様によれば、生産設備全体の制御を行う主制御装置と、
上記主制御装置により従属的に制御され、上記生産設備における少なくともアクチュエータを有する駆動部の制御を行う複数の従制御装置と、
上記主制御装置と複数の上記従制御装置とを一続きに接続することで、1つの閉じた制御ループを構成する通信ケーブルとを備え、
上記制御ループにおいて、上記生産設備の制御のための周期的かつリアルタイムのシリアル通信を行うことを特徴とする生産設備用の制御システムを提供する。
According to the first aspect of the present invention, a main controller that controls the entire production facility;
A plurality of sub-control devices that are subordinately controlled by the main control device and control a drive unit having at least an actuator in the production facility;
A communication cable constituting one closed control loop is provided by connecting the master control device and the plurality of slave control devices in succession,
Provided is a control system for a production facility, wherein periodic and real-time serial communication for controlling the production facility is performed in the control loop.
本発明の第2態様によれば、上記それぞれの従制御装置として、
上記駆動部の制御を行う複数の駆動部制御用の上記従制御装置と、
上記駆動部の位置決め制御のための位置決め情報を取得する複数の情報取得部の制御を行う情報取得部制御用の上記従制御装置とが備えられ、
上記制御ループとして、
上記主制御装置と上記それぞれの駆動部制御用の従制御装置とが上記通信ケーブルにて一続きに接続された駆動用制御ループと、
上記主制御装置と上記それぞれの情報取得部制御用の従制御装置とが上記通信ケーブルにて一続きに接続された情報取得用制御ループとが備えられる第1態様に記載の生産設備用の制御システムを提供する。
According to the second aspect of the present invention, as each of the slave control devices,
A plurality of slave control devices for controlling a plurality of drive units for controlling the drive unit;
The slave control device for controlling the information acquisition unit for controlling a plurality of information acquisition units for acquiring positioning information for positioning control of the drive unit,
As the above control loop,
A drive control loop in which the main control device and the slave control devices for controlling the respective drive units are connected in series by the communication cable;
The control for production facilities according to the first aspect, comprising: an information acquisition control loop in which the main control device and the slave control devices for controlling the respective information acquisition units are connected in series by the communication cable. Provide a system.
本発明の第3態様によれば、上記生産設備が、固定部と当該固定部に対して移動される可動部とを有し、
上記制御ループにおいて、少なくとも一の上記従制御装置が上記可動部に備えられ、他の上記従制御装置又は上記主制御装置が上記固定部に備えられ、上記可動部側の制御装置と上記固定部側の制御装置とが上記通信ケーブルとしてフレキシブルケーブルにより接続され、
上記固定部側の制御装置又は上記可動部側の制御装置のいずれか一方に備えられた通信情報発信装置と、
上記いずれか他方に備えられるとともに、当該通信情報発信装置より出力された通信情報を受信可能に、上記フレキシブルケーブルを介して上記通信情報発信装置と接続された通信情報受信装置と、
上記通信情報受信装置における上記シリアル通信の周期毎の上記通信情報の受信について、通信エラーの発生の有無を検出する通信エラー検出部と、
上記通信エラー検出部により検出された通信エラー発生の回数が積算記録される記憶部と、
上記記憶部より上記積算回数のデータ及び予め設定された規定回数のデータを両者の比較処理のための読み出し可能であって、当該比較処理の実施により、上記積算回数が上記規定回数以上である場合に、上記フレキシブルケーブルの劣化診断処理として劣化警告を出力する劣化診断処理部とを備えるケーブル劣化診断装置をさらに備える第1態様に記載の生産設備用の制御システムを提供する。
According to the third aspect of the present invention, the production facility has a fixed part and a movable part moved with respect to the fixed part,
In the control loop, at least one slave control device is provided in the movable portion, and another slave control device or the main control device is provided in the fixed portion, and the control device and the fixed portion on the movable portion side are provided. The control device on the side is connected by a flexible cable as the communication cable,
A communication information transmitting device provided in either one of the control unit on the fixed part side or the control unit on the movable part side;
A communication information receiving device connected to the communication information transmitting device via the flexible cable so that the communication information output from the communication information transmitting device can be received while being provided on the other of the above,
A communication error detection unit that detects whether or not a communication error has occurred with respect to reception of the communication information for each serial communication cycle in the communication information receiving device;
A storage unit for accumulating and recording the number of communication error occurrences detected by the communication error detection unit;
When the data of the number of times of accumulation and the data of the specified number of times set in advance can be read from the storage unit for comparison processing between the two, and the number of times of accumulation is equal to or more than the specified number of times by performing the comparison process The control system for production facilities according to the first aspect further includes a cable deterioration diagnosis device including a deterioration diagnosis processing unit that outputs a deterioration warning as deterioration diagnosis processing of the flexible cable.
本発明の第4態様によれば、上記フレキシブルケーブルは、上記通信情報を光情報として通信可能な光ファイバであり、
上記ケーブル劣化診断装置において、
上記通信情報発信装置は、上記光情報を発信する発光装置であり、
上記通信情報受信装置は、上記発信された光情報を受信する受光装置であり、
上記通信エラー検出部は、上記受光装置にて受光された上記光情報に基づいて上記通信エラーを検出する第3態様に記載の生産設備用の制御システムを提供する。
According to the fourth aspect of the present invention, the flexible cable is an optical fiber capable of communicating the communication information as optical information,
In the cable deterioration diagnosis device,
The communication information transmitting device is a light emitting device that transmits the optical information,
The communication information receiving device is a light receiving device that receives the transmitted optical information,
The communication error detection unit provides the control system for production equipment according to the third aspect, which detects the communication error based on the optical information received by the light receiving device.
本発明の第5態様によれば、上記制御ループを構成する上記通信ケーブルとして、光ファイバが用いられる第1態様から第4態様のいずれか1つに記載の生産設備用の制御システムを提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the control system for production equipment according to any one of the first to fourth aspects, wherein an optical fiber is used as the communication cable constituting the control loop. .
本発明の第6態様によれば、上記生産設備は、基板に部品が実装された実装基板を生産する部品実装装置であり、
上記可動部側の制御装置は、上記基板に対して相対的に移動制御されることで、上記基板への部品実装を行う実装ヘッド装置に搭載されたヘッド制御装置であり、
上記固定部側の制御装置は、上記ヘッド制御装置を通じて上記実装ヘッド装置の移動制御を行うとともに、部品実装装置本体側に固定された実装制御装置であり、
上記制御ループにおいて、上記実装制御装置による上記ヘッド制御装置を通じての上記実装ヘッド装置の移動制御のための上記フレキシブルケーブルを介しての上記周期的なリアルタイムのシリアル通信を実施しながら、上記ケーブル劣化診断装置は、当該ケーブルの劣化診断処理を実施する第3態様又は第4態様に記載の生産設備用の制御システムを提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, the production facility is a component mounting apparatus that produces a mounting substrate in which components are mounted on a substrate,
The control device on the movable part side is a head control device mounted on a mounting head device that performs component mounting on the substrate by being controlled to move relative to the substrate,
The control device on the fixed part side is a mounting control device that performs movement control of the mounting head device through the head control device and is fixed to the component mounting device main body side,
In the control loop, the cable deterioration diagnosis is performed while performing the periodic real-time serial communication via the flexible cable for movement control of the mounting head device through the head control device by the mounting control device. An apparatus provides the control system for production facilities as described in the 3rd aspect or 4th aspect which implements the deterioration diagnosis process of the said cable.
本発明の第7態様によれば、第1態様から第6態様のいずれか1つに記載の複数の生産設備用の制御システムと、
上記それぞれの制御システムにおける上記制御ループと通信ネットワークを介して接続され、少なくとも1つの上記制御ループにおける上記主制御装置又は上記従制御装置と上記通信ネットワーク及び当該制御ループを介して上記シリアル通信を行うことで、上記生産設備の制御状態を管理する管理コンピュータとを備えることを特徴とする生産設備用の制御管理システムを提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, a control system for a plurality of production facilities according to any one of the first to sixth aspects;
The control loop in each of the control systems is connected via a communication network, and serial communication is performed via the communication network and the control loop with the master control device or the slave control device in at least one control loop. Thus, a control management system for a production facility is provided, comprising a management computer for managing the control state of the production facility.
本発明によれば、主制御装置とそれぞれの従制御装置とが、一続きの制御ループが構成されるように通信ケーブルで接続されているため、制御の複雑化や高度化に伴い、従制御装置の設置個数が増大するような場合であって、主制御装置に設ける必要があるケーブル接続用コネクタの個数を少なくすることができる。また、上記一続きの制御ループが構成されるように、隣接される制御装置間を接続すればよいので、通信ケーブルの省配線化を実現することができる。また、このような省配線化が図られることで、生産設備における故障要因が低減され、その結果、故障が少ない、安定した制御システムを低コストにて実現することができる。 According to the present invention, the master control device and each slave control device are connected by the communication cable so as to form a continuous control loop. In this case, the number of installed devices increases, and the number of cable connection connectors that need to be provided in the main control device can be reduced. Moreover, since it is only necessary to connect adjacent control devices so as to form the continuous control loop, the wiring of the communication cable can be reduced. In addition, by reducing wiring, it is possible to reduce the cause of failure in production facilities, and as a result, it is possible to realize a stable control system with few failures at low cost.
さらに、管理コンピュータが、制御ループにおける主制御装置又は従制御装置と制御ループ及び通信ネットワークを介してシリアル通信可能とするような構成が採用されていることにより、上記管理コンピュータと個々の制御装置との間の直接的な情報通信を実現することができ、故障情報等の重要な情報を迅速にオペレータに通知させることが可能となる。 Furthermore, since the management computer adopts a configuration capable of serial communication with the master control device or the slave control device in the control loop via the control loop and the communication network, the management computer and each control device It is possible to realize direct information communication between the two, and it is possible to promptly notify the operator of important information such as failure information.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態にかかる生産設備用の制御システムの構成を示す制御ブロック図を図1に示す。図1に示すように、制御システム101(あるいは制御ネットワーク)は、1つのマスター(主制御装置)3と、複数のスレーブ(従制御装置)5(すなわち8台のスレーブ5A〜5H)とが、通信用のフレキシブルケーブルの一例である複数の光ファイバケーブル(以降、単に「光ファイバ」という)4により接続されて、一連の制御ループとして構成された制御システムである。また、この制御システムは、例えば、設備状態の診断処理として光ファイバの劣化診断を行うケーブル劣化診断装置を備えている。なお、以下の実施形態においては、制御システムがケーブル劣化診断装置を備える場合について、一例としてその説明を行うが、本発明はこのような劣化診断装置が備えられた構成にのみ限定されるものではない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a control block diagram showing the configuration of a control system for production equipment according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the control system 101 (or control network) includes one master (main control device) 3 and a plurality of slaves (secondary control devices) 5 (that is, eight
具体的には、マスター3を起点となる制御装置として、光ファイバ4を介して第1のスレーブ5Aが接続され、さらに、この第1のスレーブ5Aが別の光ファイバ4を介して第2のスレーブ5Bと接続されている。以降順に、それぞれの光ファイバ4を介して、第3のスレーブ5C、第4のスレーブ5D、第5のスレーブ5E、第6のスレーブ5F、第7のスレーブ5G、及び第8のスレーブ5Hが接続され、さらに、この第8のスレーブ5Hは、マスター3と光ファイバ4を介して接続されている。
Specifically, a
また、制御システム101においては、マスター3より出力される通信情報である光情報(光信号データ)を、周期的なリアルタイムのシリアル通信により、それぞれの光ファイバ4を通じて、それぞれのスレーブ5に伝達されるようになっている。また、個々のスレーブ5においては、光ファイバ4を通して入力される光情報に基づいて、所定の制御動作を行うことが可能となっており、また、当該制御動作に基づいて作成された光情報を出力し、光ファイバ4を通じて他のスレーブ5やマスター3に入力させることが可能となっている。このようにマスター3や個々のスレーブ5にて作成されて出力される光情報は、当該光情報を伝達したい特定の相手先(マスター3や特定のスレーブ5)に光ファイバ4を通じて伝達することが可能となっている。
In the
また、図1に示すように、制御システム101においては、マスター3、並びに、第1〜第5のスレーブ5A〜5E、及び第7〜第8のスレーブ5G〜5Hが、例えば装置本体側に固定された固定部となっている。これに対して、第6のスレーブ5Fは、上記固定部に対して移動される可動部となっており、第6のスレーブ5Fの移動が行われることに伴って、第6のスレーブ5Fと第5及び第7のスレーブ5E、5Gとを接続する光ファイバ4も移動されるように構成されている。なお、このように移動を伴う光ファイバ(すなわち可動ケーブル)4は、例えば、図示しない可動ケーブルガイドなどにより、可動性を阻害しないように支持されている。
Further, as shown in FIG. 1, in the
ここで、このような構成の制御システム101に備えられている光ファイバ4の劣化診断装置の構成及びその診断処理の具体的な手順を説明するために、制御システム101におけるマスター3やスレーブ5の構成を詳細に示す模式説明図を図2に示す。なお、図2に示す模式説明図においては、光ファイバ4の劣化診断装置の構成やその処理の内容の理解を容易なものとすることを目的として、制御システム101が備えるスレーブ5の個数を少なくした構成を開示している。
Here, in order to explain the configuration of the
具体的には、図2に示すように、制御システム101が、第1の制御装置10、第2の制御装置20、第3の制御装置30、及び第4の制御装置40がそれぞれの光ファイバ4により一連の制御ループ(制御ネットワーク)をなすように接続されることで構成されている。これらの4つの制御装置10〜40は、図1に示す構成の制御システム101におけるマスター3あるいはスレーブ5のいずれかに相当するものである。また、図2に示す制御システム101において、第1の制御装置10、第3の制御装置30、及び第4の制御装置40が固定部となっており、第2の制御装置20が当該固定部に対して移動される可動部となっている。従って、第1の制御装置10と第2の制御装置20とを接続する光ファイバ4、及び第2の制御装置20と第3の制御装置30とを接続する光ファイバ4が、可動ケーブルとなっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
図2に示すように、第1の制御装置10には、光情報として通信させる情報をシリアルデータとして作成する処理や入力される光情報(シリアルデータ)に基づく制御動作処理などを行う処理部の一例である処理部11と、処理部11にて作成されたシリアルデータを光情報に変換するとともに、当該変換された光情報を光ファイバ4にて通信可能に発光する発光部12(通信情報発信装置、発光装置の一例である)と、光ファイバ4を通じて入力される光情報を受光して、当該受光した光情報をシリアルデータに変換して、処理部11に入力可能とさせる受光部13(通信情報受信装置、受光装置の一例である)とを備えている。なお、第1の制御装置10内においては、発光部12及び受光部13のそれぞれと、処理部11とは互いに導体配線ケーブル、例えば銅配線にて接続されている。
As shown in FIG. 2, the
また、第2の制御装置20、第3の制御装置30、及び第4の制御装置40は、第1の制御装置20と同じ構成を有しており、第2の制御装置20は、処理部21、発光部22、及び受光部23を備え、第3の制御装置30は、処理部31、発光部32、及び受光部33を備え、第4の制御装置40は、処理部41、発光部42、及び受光部43を備えている。
In addition, the
また、第1の制御装置10における受光部13は、光ファイバ4を通じて受光する光情報に基づいて、その光量を検出し、かつ検出された光量を光量データとして処理部11へ入力させる機能を有している。また、このような光量データが入力された処理部11は、当該光量データに基づいて、その光量データの基となる光情報を発光した発光部に対して、光量調整データを作成して出力する機能を有している。例えば、第1の制御装置10の受光部13にて受光された光情報に基づく光量調整データは、処理部11にて作成され、第2の制御装置20及び第3の制御装置30をそれぞれの光ファイバ4を通じて経由し、第4の制御装置40の発光部42へと入力されることとなる。なお、このような受光部及び処理部が備える機能は、その他の制御装置20、30、及び40についても共通する機能である。
The
ここで、それぞれの制御装置が備える処理部が光ファイバの劣化診断のために担う機能について、代表して第2の制御装置20の処理部21を用いて説明する。当該説明にあたって、処理部20の主要な制御構成を示すブロック図を図3に示す。
Here, the function of the processing units included in each control device for the deterioration diagnosis of the optical fiber will be described using the
図3に示すように、処理部21は、受光部23より入力されるシリアルデータに通信エラーが生じているか否かを検出する機能を有する通信エラー検出部24と、この通信エラー検出部24により検出された通信エラー発生回数を積算記録可能であり、また、そのほかの通信エラーに関する情報が記憶される記憶部25と、上記積算回数のデータと予め設定された規定回数のデータとを記憶部25より読み出し、両者の比較判断を行うことで、劣化診断処理を行う劣化診断処理部26とを備えている。
As illustrated in FIG. 3, the
ここで、シリアル通信における「通信エラー」について説明する。まず、当該説明にあたって、シリアルデータのフォーマットについて、図4に示す模式説明図を用いて説明する。 Here, “communication error” in serial communication will be described. First, in the description, the format of serial data will be described using the schematic explanatory diagram shown in FIG.
図4に示すように、シリアルデータフォーマットFは、1つのスタートビットと、例えば、5個から8個のデータビットと、1つのパリティビットと、1つのストップビットとにより構成される。スタートビットは、通信データがこれから開始されることを示すものであり、常に0で表示される。シリアルデータの受信側のハードウェアにおいては、例えば、常にアイドル状態の通信ラインを監視しており、スタートビットにおける0を確認すると、その時点でタイミングをリセットして、一定の間隔でデータの取り込み処理が開始されることとなる。スタートビットはこのようなデータの取り込み処理の開始時点を知らせる役割を担っている。 As shown in FIG. 4, the serial data format F is composed of one start bit, for example, 5 to 8 data bits, one parity bit, and one stop bit. The start bit indicates that communication data is to be started, and is always displayed as 0. The hardware on the serial data receiving side, for example, constantly monitors the idle communication line, and if 0 is confirmed in the start bit, the timing is reset at that time, and data is fetched at regular intervals. Will be started. The start bit plays a role of notifying the start point of such data fetching process.
データビットは、通信情報により構成される部分である。またパリティビットは、通信の信頼性を確保するためのものであり、送信されたデータに対する簡単なエラーチェックを行うために用いられる。シリアルデータの受信側のハードウェハにおいて、パリティの誤りを検出すると、パリティエラーを発生される。また、ストップビットは、1バイトの通信の終了時点を知らせる役割を担っている。受信側のハードウェハにおいて、ストップビットが確認されると1バイトの通信が終了されたものと判断される。一方、ストップビットが確認されない場合には、通信が正常に行われなかったものとして、フレーミングエラーが発生される。 The data bit is a part composed of communication information. The parity bit is used to ensure communication reliability and is used to perform a simple error check on transmitted data. When a parity error is detected in the hard wafer on the serial data receiving side, a parity error is generated. The stop bit plays a role of notifying the end point of 1-byte communication. When the stop bit is confirmed on the receiving-side hard wafer, it is determined that the 1-byte communication has been completed. On the other hand, if the stop bit is not confirmed, a framing error is generated on the assumption that the communication has not been normally performed.
本実施形態において、通信エラー検出部24にて検出される「通信エラー」とは、このようなシリアル通信において生じる一般的なエラーのことであり、例えば、パリティエラー、フレーミングエラー、及びオーバーランエラーなどが含まれる。
In the present embodiment, the “communication error” detected by the communication
このような構成の制御システム101において、光ファイバ4についての劣化診断処理を行う手順について以下に説明する。この劣化診断処理の手順の説明にあたって、シリアルデータの通信周期を示す模式説明図を図5に示し、劣化診断処理の手順を示すフローチャートを図6に示す。また、当該劣化診断処理の具体的な手順については、制御システム101において、第1の制御装置10と第2の制御装置20とを接続する光ファイバ4に対する劣化診断処理を一例として説明するものとする。
A procedure for performing the deterioration diagnosis process for the
図5に示すように、シリアル通信においては、所定の通信周期毎(例えば1msや3msというような周期)に、シリアルデータの通信が行われる。すなわち、第1の通信C1が行われ、当該第1の通信C1の開始から所定の通信周期が経過すると、第2の通信C2が行われ、されに通信周期の経過毎に、第3の通信C3、第4の通信C4が行われるというように、周期的な通信が行われる。このようなそれぞれの通信C1〜C4は、第1の制御装置10の処理部11にて作成されたシリアルデータが発光部12より光情報として出力され、光ファイバ4を通して第2の制御装置20の受光部23にて受光され、シリアルデータとして処理部21に入力されることにより行われ、このような一連の動作処理が上記通信周期毎に繰り返されることにより行われる。
As shown in FIG. 5, in serial communication, serial data communication is performed at predetermined communication cycles (for example, a cycle such as 1 ms or 3 ms). That is, when the first communication C1 is performed and a predetermined communication cycle elapses from the start of the first communication C1, the second communication C2 is performed, and the third communication is performed every time the communication cycle elapses. Periodic communication is performed such that C3 and fourth communication C4 are performed. In each of such communications C1 to C4, serial data created by the
まず、図6のフローチャートのステップS1において、第2の通信C2におけるシリアルデータの受信が処理部21において開始される。当該受信が開始されると、第2の通信C2に対して受信の割り込みが行われ(ステップS2)、処理部21の通信エラー検出部24によりこの第2の通信C2において通信エラーが生じているか否かの検出が行われる(ステップS3)。通信エラー検出部24により第2の通信C2に対して、通信エラーが生じていないと判断された場合には、通常の通信処理(受送信処理)が処理部21にて行われ(ステップS9)、当該第2の通信C2に対する劣化診断処理が完了する。
First, in step S1 of the flowchart of FIG. 6, the
一方、ステップS3において、通信エラー検出部24が、第2の通信C2に通信エラーが生じていることを検出した場合には、ステップS4において、第2の通信C2の1つ前に行われた通信である第1の通信C1に、通信エラーが生じているか否かが確認される。具体的には、記憶部25に記憶保持されている通信エラーに関する情報より、通信エラー検出部24が、第1の通信C1についての通信エラーが発生したという情報を検索取得することにより行われ、当該情報が取得された場合には、通信エラーの発生有りと判断し、当該情報を取得できなかった場合には、通信エラーの発生無しと判断する。
On the other hand, when the communication
ステップS4において、第1の通信C1においても通信エラーが生じていたと判断された場合には、ステップS7において、制御システム101に対するシステム停止処理が行われ、その後のシリアル通信が停止される。
If it is determined in step S4 that a communication error has occurred in the first communication C1, the system stop process for the
一方、ステップS4において、第1の通信C1に通信エラーの発生無しと判断された場合には、第2の通信C2において生じた通信エラーの回数が、記憶部25に積算記憶される(通信エラー積算カウント)とともに、通信エラーが第2の通信C2において生じたことが記録される(ステップS5)。 On the other hand, if it is determined in step S4 that no communication error has occurred in the first communication C1, the number of communication errors that have occurred in the second communication C2 is accumulated and stored in the storage unit 25 (communication error). Along with the integration count), it is recorded that a communication error has occurred in the second communication C2 (step S5).
その後、ステップS6において、記憶部25に記憶された通信エラーの積算回数のデータと、予め設定されて記憶されている積算回数の上限値の規準である規定回数のデータとが、記憶部25から劣化診断処理部26により取り出されて、劣化診断処理部26にて、上記積算回数が上記規定回数以上となっていないかどうかが比較判断される。上記積算回数が上記規定回数以上であると判断された場合には、所定回数以上の通信エラーが発生したことでもって、当該通信を行った光ファイバ4の劣化が進行している旨の警告が、劣化診断処理部26より出力される(ファイバ劣化警告処理)。当該警告は、例えば、制御システム101の管理あるいは監視を行っているオペレータに認識可能に表示装置等を通じて伝達される。当該劣化警告を認識したオペレータは、その警告に対象となった光ファイバ4の交換等の劣化に対する適切な処置を採ることができる。
Thereafter, in step S6, the data of the communication error integration number stored in the
その後、ステップS10において、当該通信エラーが生じた第2の通信C2のシリアルデータに代えて、第1の通信C1のシリアルデータが第2の通信C2として受信されたものとして受送信処理が行われる。例えば、第2の通信C2のシリアルデータを、第1の通信C1のシリアルデータでもって補正する、あるいは、第2の通信C2のシリアルデータを破棄して、第1の通信C1のシリアルデータをそのまま用いる等により、上記受送信処理が行われる。なお、ステップS6において、上記積算回数が上記規定回数に達していないと判断された場合には、ステップS8のファイバ劣化警告処理が行われることなく、ステップS10の受送信処理が行われる。 Thereafter, in step S10, transmission / reception processing is performed assuming that the serial data of the first communication C1 is received as the second communication C2 instead of the serial data of the second communication C2 in which the communication error has occurred. . For example, the serial data of the second communication C2 is corrected with the serial data of the first communication C1, or the serial data of the second communication C2 is discarded and the serial data of the first communication C1 is used as it is. The above transmission / reception processing is performed by using it. If it is determined in step S6 that the cumulative number has not reached the specified number, the transmission / reception process in step S10 is performed without performing the fiber deterioration warning process in step S8.
これで、第2の通信C2についての劣化診断処理が完了する。続いて、図6のフローチャートに示す劣化診断処理が、第3の通信C3、第4の通信C4に対しても順次繰り返して行われる。 This completes the deterioration diagnosis process for the second communication C2. Subsequently, the deterioration diagnosis process shown in the flowchart of FIG. 6 is sequentially repeated for the third communication C3 and the fourth communication C4.
なお、上述の劣化診断処理においては、第2の制御装置20における処理部21、すなわち、通信エラー検出部24、記憶部25、及び劣化診断処理部26を有する処理部21によりケーブル劣化診断処理装置が構成されている。なお、このようなケーブル劣化診断処理装置には、さらに第2の制御装置20の受光部23と、第1の制御装置10の発光部12とが備えられていると言うこともできる。これらの発光部12にて発光された光情報が光ファイバ4を通じて受光部23にて受光される構成において、当該光ファイバ4の劣化診断を行う装置だからである。
In the above-described deterioration diagnosis processing, the cable deterioration diagnosis processing device is processed by the
ここで、光ファイバ4を通しての受光光量と、通信エラーの発生回数との関係を示すグラフ形式の図を図7に示す。図7においては、受光光量を横軸に示し、通信エラーの発生回数を縦軸に示している。図7に示すように、受光光量が所定の範囲、すなわちV2〜V3の範囲にあるときは、通信エラーは発生しない。このような受光光量範囲にあるような場合には、図6に示す劣化診断処理において、ステップS3にて通信エラーの発生無しと判断され、通常の受送信処理が行われることとなる。
Here, FIG. 7 is a graph showing a relationship between the amount of light received through the
一方、図7において、当該所定の範囲を超えて、例えば光量V1〜V2の範囲、あるいは光量V3〜V4の範囲となってしまうような場合にあっては、通信エラーが単発的に発生することとなる。すなわち、通信周期において連続して通信エラーが発生するまでは行かないが、単発的な通信エラーが発生することとなる。このような場合には、図6に示す劣化診断処理において、第2の通信C2には通信エラーが発生しているが、第1の通信C1には通信エラーが発生していないものと判断され、制御システム101が停止されることなく、通信エラーの積算回数により劣化警告処理の実行の要否が判断されることとなる。
On the other hand, in FIG. 7, in the case where the predetermined range is exceeded and, for example, the range of the light amounts V 1 to V 2 or the range of the light amounts V 3 to V 4 is reached, a communication error occurs only once. Will occur. That is, although it does not go until a communication error occurs continuously in the communication cycle, a single communication error occurs. In such a case, in the deterioration diagnosis process shown in FIG. 6, it is determined that a communication error has occurred in the second communication C2, but no communication error has occurred in the first communication C1. The necessity of executing the deterioration warning process is determined based on the number of communication errors accumulated without stopping the
さらに、図7において、受光光量が低下、あるいは上昇することで、例えば光量V1を下回るような場合や光量V4を上回るような場合には、通信周期において連続して通信エラーが発生する傾向になる。このような場合には、劣化診断処理において、2回連続して通信エラーが生じたものと判断され、リアルタイムの制御における誤った制御が実行される危険性を迅速に回避するために、制御システム101の停止処理が行われることとなる。図7において、光量V1を下回るような範囲や、光量V4を上回るような範囲においては、通信エラーの発生回数も急激に増加しており、制御システム101における安定した制御が行えなくなる危険性が急激に高まることが判る。従って、このような範囲に入ってしまう前に劣化警告を出力するために、予め設定される通信エラーの規定の発生回数としては、図7において示す光量V1〜V2の範囲、あるいは光量V3〜V4の範囲に相当する通信エラーの積算発生回数N0を用いることが好ましい。なお、このような通信エラーの積算回数は、例えば10回を第一の警告とし、30回を最終警告とするように段階的に設定することもできる。積算回数が10回以降は急速に通信エラーの発生時間間隔が短くなることが確認されているからである。
Further, in FIG. 7, when the received light amount decreases or increases, for example, when the light amount is less than the light amount V 1 or exceeds the light amount V 4 , a communication error tends to occur continuously in the communication cycle. become. In such a case, in the deterioration diagnosis process, it is determined that a communication error has occurred twice in succession, and in order to quickly avoid the risk of erroneous control in real-time control being executed, the
なお、劣化診断処理に関する上述の説明においては、2回連続して通信エラーが発生しているかを判断して、当該発生が確認された場合には制御システム101を停止させる処理を行う手順を採用する場合について説明したが、このような場合に代えて、2回連続して通信エラーが発生しているか否かの確認ステップを備えず、通信エラーの積算回数だけで劣化診断処理を行うような場合であってもよい。このようなシステム停止処理の要請は、制御システム101が備えられる装置における動作制御内容や特徴により決定されるものであり、誤制御により行われる動作制御に危険性を伴わない(あるいは伴ってもその危険程度が低い)場合にあっては、制御システムの停止までは要請されない場合もあるからである。
In the above description regarding the deterioration diagnosis process, a procedure is adopted in which it is determined whether a communication error has occurred twice in succession, and when the occurrence is confirmed, the
また、上記説明においては、光ファイバの劣化診断処理として、第1の制御装置10と第2の制御装置20とを接続する光ファイバ4に対する劣化診断処理が行われるような場合について説明したが、他の光ファイバ4に対する劣化診断処理も同様な手順にて行うことができる。
Further, in the above description, the case where the deterioration diagnosis process for the
また、上記劣化診断処理においては、通信エラーの発生回数を積算して、規定回数に到達したことをもって、劣化警告処理が行われる場合について説明したが、本実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、通信エラーの発生時間間隔を測定し、当該発生時間間隔が予め規定された時間間隔以下となるような場合に、劣化警告処理を行うような場合であってもよい。光ファイバの劣化に伴い、通信エラーの発生時間間隔も短くなる傾向にあるからである。 Further, in the deterioration diagnosis process, the case where the deterioration warning process is performed by accumulating the number of occurrences of communication errors and reaching the specified number of times has been described, but the present embodiment is limited only to such a case. Is not to be done. Instead of such a case, it may be a case where the degradation warning process is performed when the occurrence time interval of the communication error is measured and the occurrence time interval is equal to or less than a predetermined time interval. . This is because the communication error occurrence time interval tends to be shortened with the deterioration of the optical fiber.
また、通信エラーには、信号系以外にも電源系が存在するが、このような電源系のエラーの場合には、そのパワーが弱くなって、例えば発光量が低下する又は発光しなくなる等の状態が発生することとなるため、信号系のエラーを明確に区別することができる。 In addition, there are power supply systems other than the signal system for communication errors, but in the case of such power system errors, the power becomes weak, for example, the light emission amount decreases or the light emission stops. Since a state occurs, it is possible to clearly distinguish an error in the signal system.
上記第1実施形態の制御システム101によれば、1台のマスター3と8台のスレーブ5A〜5Hとが光ファイバ4を用いて、一続きの閉じた制御ループを構成するように接続されたハード構成を有しているため、従来の制御システムと比して、光ファイバ4の設置本数やケーブル長を短小化することができるとともに、マスター3におけるケーブル接続用端子の設置個数を少なくすることができる。従って、ハード構成に要するコストを低減させることができるとともに、その劣化に伴い通信エラーが発生する可能性がある光ファイバ4の設置量(本数×長さ)を低減させて、通信エラーが発生する可能性を低減させることができる。
さらに、このような制御システムに光ファイバ劣化診断処理を行う装置を設けることで、固定部である第1の制御装置10と、可動部である第2の制御装置20とを接続する光ファイバ4に対して、従来の方法のように、当該光ファイバ4とは別に劣化が進行し易い光ファイバを設けて間接的に劣化診断を行うのではなく、実際に通信を行う光ファイバ4に対して、直接的にその劣化診断を行うことができるため、省配線化を担保しながら確実な劣化診断を実現することができる。
According to the
Furthermore, by providing a device for performing an optical fiber deterioration diagnosis process in such a control system, the
また、従来の別の方法のように、受光光量を測定するような方法では、当該測定される受光光量のバラツキなどにより精度の高い診断処理を行うことが困難となる場合が生じるが、上記実施形態の光ファイバ劣化診断処理においては、光量測定を行うのではなく、シリアル通信における通信エラーを検出することでもって、当該通信エラーの発生回数に基づいて劣化診断を行っているため、精度の高い診断を実現することができる。 In addition, in the method of measuring the amount of received light as in another conventional method, it may be difficult to perform highly accurate diagnosis processing due to variations in the amount of received light that is measured. In the optical fiber deterioration diagnosis process of the embodiment, since the deterioration diagnosis is performed based on the number of occurrences of the communication error by detecting the communication error in the serial communication instead of performing the light amount measurement, the accuracy is high. Diagnosis can be realized.
特に、このようなシリアル通信における通信エラーは、光ファイバ4の劣化に伴い、徐々にその発生回数が増加してくる傾向にあるが、発生した通信エラーの積算回数が規定された回数に達したことでもって、劣化警告を出力することで、バラツキを排除した確実な診断処理を行うことができる。
In particular, such communication errors in serial communication tend to increase gradually as the
また、このような通信エラーの検出を行うことで劣化診断を行いながら、当該通信エラーが生じた通信情報の内容を、その1つ前に受信された通信情報に基づいて補正処理等を行っているため、このような通信エラーが生じたような場合であっても、シリアル通信における通信の品質を低下させることはない。 In addition, while performing deterioration diagnosis by detecting such a communication error, the content of the communication information in which the communication error has occurred is corrected based on the communication information received immediately before. Therefore, even if such a communication error occurs, the communication quality in the serial communication is not deteriorated.
さらに、正常な状態にある光ファイバ4を用いたシリアル通信では、発生する頻度が少ない2回連続しての通信エラーの発生が検出された場合には、当該光ファイバ4が劣化し、正常な通信を行うことができない状態にあるものと判断して、制御システム101を停止させる処理を行うため、光ファイバ4の劣化による制御システム101の誤制御を確実に防止することができる。
Furthermore, in the serial communication using the
特に、リアルタイム通信では、通信された情報に基づいて、制御動作が刻々と行われることとなるため、このような劣化診断処理により、光ファイバ4の劣化警告を行い、オペレータに前もって認識させることが、重大な誤制御を防止することができ有効である。
Particularly, in real-time communication, the control operation is performed every moment based on the communicated information. Therefore, the deterioration diagnosis process of such an
特に、制御システム101において、どのスレーブ5にて通信エラーを検出したのかを特定することができるので、その特定されたスレーブ5に応じて可動ケーブルが接続されているかどうかを特定することができる。これにより、可動ケーブルに生じた通信エラーは光ファイバ4に原因し、それ以外の固定ケーブルに生じた通信エラーは発光素子が原因していると推定することができるので、対策処理が容易となる。
In particular, in the
(第2実施形態)
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第2の実施形態にかかる制御システムにおける光ファイバの劣化診断方法について説明する。本第2実施形態にかかる制御システムにおける光ファイバ劣化診断方法は、光ファイバの劣化を診断する処理内容については、上記第1実施形態のファイバ劣化診断処理と同様であるが、当該劣化診断処理に加えて、さらに発光部による発光光量の調整を行う点において、上記第1実施形態と異なっている。以下、この異なる点について説明する。なお、当該説明にあたって、制御システム101の構成は、上記第1実施形態と共通であるため、図2を用いるものとし、また、シリアル通信における通信形態についても同様であるため、図5の模式説明図を共通して用いるものとする。また、本第2実施形態の劣化診断処理における発光光量の調整を行う手順について、図8のフローチャートに示す。
(Second Embodiment)
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with another various aspect. For example, an optical fiber deterioration diagnosis method in the control system according to the second embodiment of the present invention will be described. The optical fiber deterioration diagnosis method in the control system according to the second embodiment is the same as the fiber deterioration diagnosis process of the first embodiment in the processing contents for diagnosing optical fiber deterioration. In addition, it differs from the first embodiment in that the amount of emitted light is further adjusted by the light emitting unit. Hereinafter, this different point will be described. In this description, since the configuration of the
まず、図2に示す構成の制御システム101において、第1の制御装置10から第2の制御装置20に対して、シリアル通信が行われ、図5に示すように、第1の通信C1、第2の通信C2、第3の通信C3、及び第4の通信C4が周期的に通信されるような場合において、第2の制御装置20にて第2の通信C2に対する劣化診断処理が、図6のフローチャートに示すような手順にて行われる。
First, in the
この劣化診断処理の手順において、図6のステップS8にてファイバ劣化警告処理が実施される(図8のステップS8)と、まず、第2の制御装置20の処理部21において、第1の通信C1におけるシリアルデータを用いて第2の通信C2の受送信処理が行われる(図8のステップS11)。その後、第2の制御装置20の処理部21において、第2の通信C2におけるファイバ劣化警告情報に基づいて、第3の通信C3にて、第1の制御装置10へ当該ファイバ劣化警告情報の送信が行われる(ステップS12)。このような情報の送信は、それぞれの光ファイバ4を通して、第3の制御装置30及び第4の制御装置40を経由して、第1の制御装置10により当該情報が受信される(ステップS13)。
In the deterioration diagnosis process, when the fiber deterioration warning process is performed in step S8 of FIG. 6 (step S8 of FIG. 8), first, the first communication is performed in the
この劣化警告情報を受信した第1の制御装置10においては、処理部11より発光部12に対して、その発光光量の調整が行われる(ステップS14)。具体的には、処理部11より発光部12に対して、所定の発光量、例えば5dBm程度の発光量だけ増加させるような調整が行われる。なお、このような調整を行うための発光量は、例えば図7に示す受光光量と通信エラー発生回数の相関グラフより決定することができ、劣化診断警告処理が行われたことにより、第2の制御装置20では、光量V1〜V2の範囲の光量が受光されたものと考えられ、第1の制御装置10の発光部12により発光光量が光量V2〜V3の範囲となるように発光光量の調整が行われる。これにより、光ファイバ劣化診断処理における光量の調整処理が完了する。このような発光光量の調整が行われると、劣化警告情報はゼロクリアされ、当該警告が確実にクリアされたことが確認されて、ファイバ劣化診断処理が完了する。なお、このような発光光量の調整結果を確認するために、さらに劣化診断処理が行われ、ファイバ劣化警告情報が出力されないことでもって、当該調整結果の確認が行われるようにすることもできる。またこのような発光光量の調整後に行われる劣化診断処理においては、ファイバ劣化警告情報を出力する基準を、当初の劣化診断処理と異ならせる(例えば、基準を緩く設定する)こともできる。
In the
なお、このように、劣化警告処理が行われたことでもって、受光光量が低下したものとみなして、その上流側において発光光量を所定量だけ増加させるような光量調整方法においては、例えばその後、第2の制御装置20にて通信エラーの発生が停止するまで、繰り返して所定の光量を増加させ、最終的には発光量限度に達する状態となるまで、当該光量の増加を行うようなこともできる。
In this way, in the light amount adjustment method that increases the light emission amount by a predetermined amount on the upstream side, assuming that the received light amount has decreased due to the deterioration warning process being performed, for example, The
また、このような光量は所定の範囲よりも多すぎても通信エラーが生じることとなるため、通信エラーの発生が止まらないような場合にあっては、逆に発光光量を所定量だけ減少させるような処理を行うことも可能である。 In addition, since a communication error occurs even if the amount of light is larger than the predetermined range, if the occurrence of the communication error does not stop, the emitted light amount is decreased by a predetermined amount. It is also possible to perform such processing.
上記第2実施形態によれば、光ファイバの劣化診断処理において、劣化警告処理を行うことに加えて、当該劣化警告に基づいて、発光部12の発光光量を例えば所定の光量だけ増加させるような調整処理を行うことができ、当該劣化警告後において、通信エラーの発生頻度を低減することができ、安定した通信を実現することができる。
According to the second embodiment, in addition to performing the deterioration warning process in the optical fiber deterioration diagnosis process, the light emission amount of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態にかかる制御システムにおける光ファイバの劣化診断方法について以下に説明する。本第3実施形態の劣化診断方法は、上記第2実施形態の劣化診断方法と同様に、光量調整を行うものであるが、その光量調整の処理内容が異なっている。具体的には、受光光量を検出し、検出された受光光量のデータに基づいて発光光量の調整を行っている。以下、この光量調整の具体的な処理内容について説明する。なお、制御システム101の構成は、図2に示す上記第1実施形態の構成と同じであり、劣化警告自体を行う処理の手順についても上記第1実施形態の手順(図6のフローチャート)と同様である。
(Third embodiment)
Next, an optical fiber deterioration diagnosis method in the control system according to the third embodiment of the present invention will be described below. The degradation diagnosis method of the third embodiment is to adjust the amount of light in the same manner as the degradation diagnosis method of the second embodiment, but the processing contents of the light amount adjustment are different. Specifically, the received light amount is detected, and the emitted light amount is adjusted based on the detected received light amount data. Hereinafter, specific processing contents of the light amount adjustment will be described. The configuration of the
まず、本第3実施形態のシリアル通信においては、図9の模式説明図に示すように、それぞれの周期的な通信C1〜C4が終了した後に、発光部12等により100%の発光が行われる点が、上記第1実施形態及び第2実施形態のシリアル通信と異なっている。すなわち、周期的な通信の間に存在する通信情報が存在しない時間を利用して、100%の発光を行い、この100%の発光に対して受光部23等にてどの程度の光量を受光できたかを検出することでもって、発光光量の調整を行うものである。
First, in the serial communication according to the third embodiment, as shown in the schematic explanatory diagram of FIG. 9, 100% light emission is performed by the
具体的な発光光量の調整処理の手順を、図10のフローチャートに示す。まず、図10のフローチャートのステップS21において、第1の制御装置10の発光部12にて、例えば第2の通信C2が終了した後のタイミングにて、一定時間100%の発光量にての発光を行う。当該発光された光量が、光ファイバ4を通じて、第2の制御装置20の受光部23にて測定される(ステップS22)。このように測定された光量データは、例えば、A/D変換されて0〜5Vの数値化された光量データとして処理部21に入力される。
A specific procedure for adjusting the amount of emitted light is shown in the flowchart of FIG. First, in step S21 of the flowchart of FIG. 10, the
当該光量データが入力された処理部21においては、第3の通信C3にてこの光量データを出力する(ステップS23)。当該光量データを含む第3の通信C3は、それぞれの光ファイバ4を通して、第3の制御装置30及び第4の制御装置40を経由して、第1の制御装置10により受信される(ステップS24)。
In the
第1の制御装置10においては、当該受信した光量データがD/A変換されて発光部12へ入力され、当該光量データに基づき、発光部12の発光量の調整が行われる(ステップS25)。
In the
上記第3実施形態によれば、光ファイバ4の劣化警告処理を通信エラーの発生回数にて精度よく診断しながら、当該診断処理とは別に受光光量を測定して、当該受光光量に基づいて発光光量の調整を行っているため、光ファイバ4の劣化の進行により増加する通信エラーの発生頻度の増加を抑制することができ、より安定した品質の高い通信を実現することができる。
According to the third embodiment, while accurately diagnosing the deterioration warning process of the
また、上記100%の発光は、シリアル通信において空いている時間帯域を利用するものであるため、通常の通信に影響を与えることはない。 Further, the 100% light emission uses a vacant time band in serial communication, and thus does not affect normal communication.
また、このような光量の自動調整処理は、例えば制御システム101において光ファイバ4を敷設した後の初期的な光量調整として行うことで、当該調整に要する時間を短縮することができ、好適である。特に、制御システムにおいては光ファイバの長さにより、光量低下の程度が異なるため、このような受光光量に基づく、個別的な光量の自動調整は効果的である。
Further, such an automatic light amount adjustment process is preferably performed, for example, as an initial light amount adjustment after laying the
なお、上記それぞれの実施形態においては、フレキシブルケーブルの一例として、光ファイバ4の劣化診断処理を行う方法及び装置について説明しているが、このような劣化診断処理は、光ファイバ4以外のフレキシブルケーブル、例えば、導体配線ケーブルにも適用することができる。すなわち、リアルタイムのシリアル通信を行うフレキシブルケーブルであれば、当該劣化診断処理を適用することが可能である。
In each of the above embodiments, as an example of the flexible cable, a method and an apparatus for performing a deterioration diagnosis process of the
ただし、光ファイバケーブルのように、通信遮断が突然発生するのではなく、徐々に通信エラーの発生回数が増加して、劣化が進行するという特徴を有するフレキシブルケーブルに対して、上記それぞれの実施形態の劣化診断処理を適用する方が、より有利な効果を得ることが可能である。 However, as in the case of an optical fiber cable, each of the embodiments described above is applied to a flexible cable having a characteristic that the communication error is not suddenly interrupted, but the number of occurrences of communication errors gradually increases and deterioration progresses. It is possible to obtain a more advantageous effect by applying the deterioration diagnosis process.
(実施例)
ここで、このような光ファイバを用いた光ファイバ劣化診断装置が適用された制御システムを、部品実装装置の制御システムに適用した実施例について説明する。まず、このような制御システムが適用された部品実装装置201の主要な構成を示す模式斜視図を図11に示す。
(Example)
Here, an embodiment in which a control system to which such an optical fiber degradation diagnosis apparatus using an optical fiber is applied is applied to a control system for a component mounting apparatus. First, a schematic perspective view showing a main configuration of the
図11に示すように、部品実装装置201は、電子部品が実装される回路基板52を基台56上のステージ53に搬入するローダ51と、電子部品が実装された回路基板52をステージ53より搬出するアンローダ61と、チップ部品等の比較的小型の電子部品の供給を行うパーツフィーダ58、68と、ICチップ等の比較的大型の電子部品の供給を行うトレイ供給部59と、このように供給される電子部品を吸着ノズル60にて吸着保持して、ステージ53に配置された回路基板52上への電子部品の実装を行う図示前方側ヘッド(前ヘッドとする。)54と、吸着ノズル70を備える図示後方側ヘッド(後ヘッドとする。)64とを備えている。さらに、部品実装装置201には、前ヘッド54を支持するとともに、図示X軸方向への進退移動を行うX軸ロボット(前X軸ロボットとする。)55Xと、この前X軸ロボットを図示Y軸方向に進退移動させることで、前ヘッド54のY軸方向の進退移動を行うY軸ロボット(前Y軸ロボットとする。)55Yとにより構成される前ヘッド移動装置55と、同様に後X軸ロボット65Xと後Y軸ロボット65Yとにより構成され、後ヘッド64の移動を行う後ヘッド移動装置65とが備えられている。また、パーツフィーダ58とステージ53との間における基台56上には、前ヘッド54の吸着ノズル60による電子部品の吸着保持姿勢を認識処理するために、その画像を撮像する固定カメラ57が備えられており、同様に、後ヘッド64の吸着ノズル70による電子部品の吸着保持姿勢を認識処理するために、その画像を撮像する固定カメラ67が備えられている。
As shown in FIG. 11, the
このような構成の部品実装装置201においては、ローダ51によりステージ53に供給された回路基板52に対して、パーツフィーダ58あるいはトレイ供給部59より供給される電子部品が前ヘッド54により実装される、あるいは、パーツフィーダ68より供給される電子部品が後ヘッド64により実装される。また、この実装動作の際には、前ヘッド移動装置55により前ヘッド54の水平方向の移動が行われ、さらに後ヘッド移動装置65により後ヘッド64の水平方向の移動が行われる。
In the
次に、部品実装装置201における制御システム202の構成について、主要な制御構成を示す制御ブロック図である図12及び図11を用いて以下に説明する。
Next, the configuration of the
まず、図11及び図12に示すように、部品実装装置201には、上述のそれぞれの構成部の動作を統括的に制御するメイン制御装置203が備えられており、このメイン制御装置203は、それぞれの構成部における駆動部(モータやアクチュエータ等)の制御を統括的に行うサーボモータマスター213と、駆動部の位置決め制御のために必要な位置決め情報である対象物の画像と取得する画像の撮像系(カメラ関係)の制御を統括的に行うカメラマスター223と、同じく上記位置決め情報を検出する検出系(センサ関係)の制御を統括的に行うI/Oマスター233との複数の制御セクション(主制御装置の一例である)を備えている。また、これらの制御セクションは、従制御装置の一例である複数のスレーブ205A、205B、及び205C(複数のスレーブの内の一部のみを示す)と光ファイバにより接続されており、それぞれの制御セクション毎に一連の制御ループが構成されている。また、図11に示すように、これらの光ファイバの一部は、固定部となるスレーブと可動部となるスレーブとの間を接続する可動ケーブル204となっている。
First, as shown in FIGS. 11 and 12, the
次に、これらの制御セクション毎に構成される制御ループについて、詳細に説明する。図12に示すように、サーボモータマスター213には、例えば8台のスレーブが光ファイバにより接続されて、一連の制御ループが構成されている。具体的には、サーボモータマスター213には、前X軸ロボット55Xの駆動制御を行う前X軸スレーブ(部品実装制御部の一例である。)215Aが光ファイバ214を介して接続されており、この前X軸スレーブ215Aには、前Y軸ロボット55Yの駆動制御を行う前Y軸スレーブ215Bが光ファイバ214を介して接続されている。以降順に、後X軸ロボット65Xの駆動制御を行う後X軸スレーブ215C、後Y軸ロボット65Yの駆動制御を行う後Y軸スレーブ215D、ローダ51及びアンローダ61の基板コンベアの駆動制御を行う基板コンベアスレーブ215E、パーツフィーダ58、59の部品供給の駆動制御を行う部品供給部スレーブ215E、後ヘッド64の駆動制御を行う後ヘッドスレーブ(ヘッド制御装置の一例である)215G、及び前ヘッド54の駆動制御を行う前ヘッドスレーブ215Hが、光ファイバ214を介して接続されており、さらに前ヘッドスレーブ215Hがサーボモータマスター213に光ファイバ214を介して接続されている。なお、可動部分に配置される前X軸スレーブ215A、後X軸スレーブ215C、後ヘッドスレーブ215G、及び前ヘッドスレーブ215Hの前後には、光ファイバ214が可動ケーブル204として接続されている。
Next, the control loop configured for each of these control sections will be described in detail. As shown in FIG. 12, for example, eight slaves are connected to the
また、カメラマスター223には、前ヘッド54に装備された図示しないヘッドカメラの撮像動作の制御を行う前ヘッドスレーブ225A、後ヘッド54に装備された図示しないヘッドカメラの撮像動作の制御を行う後ヘッドスレーブ225B、固定カメラ57の撮像動作の制御を行う固定認識1スレーブ225C、及び固定カメラ67の撮像動作の制御を行う固定認識2スレーブ225Dが、光ファイバ224を介して順次接続されており、一連の制御ループが構成されている。このような制御ループにおいては、撮像された画像情報が通信されることになる。なお、可動部分に配置される前ヘッドスレーブ225A、及び後ヘッドスレーブ225Bの前後には、光ファイバ224が可動ケーブル204として接続されている。
The
また、I/Oマスター233には、それぞれの構成部においてセンサ類の制御を行う前X軸スレーブ235A、前Y軸スレーブ235B、後X軸スレーブ235C、後Y軸スレーブ235D、安全検出スレーブ235E、インターロックスレーブ235F、基板コンベアスレーブ235G、部品供給部スレーブ235H、後ヘッドスレーブ235I、及び前ヘッドスレーブ235Jが、光ファイバ234を介して順次接続されており、一連の制御ループが構成されている。このような制御ループにおいては、それぞれのセンサのON/OFFの情報が通信される。なお、可動部分に配置される前X軸スレーブ235A、後X軸スレーブ235C、後ヘッドスレーブ235I、及び前ヘッドスレーブ235Jの前後には、光ファイバ234が可動ケーブル204として接続されている。
The I /
このようなそれぞれの制御ループは、上記第1実施形態の制御システム101における光ファイバ4により接続された一連の制御ループと同様な構成を有している。また、それぞれのマスター213、223、及び233には、通信エラー検出部216、226、236、劣化診断処理部217、227、237、並びに記憶部218、228、238が備えられており、さらにそれぞれのスレーブにも同様な構成が備えられて、上記第1実施形態の制御システム101と同様な構成となっている。
Each of these control loops has the same configuration as a series of control loops connected by the
このように制御システム202が、上記第1実施形態の制御システム101と同様な構成を有していることにより、部品実装に関する様々な制御において、光ファイバ劣化診断処理を実施することができ、実際に通信を行うそれぞれの光ファイバ214、224,234に対して、直接的にその劣化診断を行うことができるため、省配線化を担保しながら確実な劣化診断を実現することができ、上記第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
As described above, since the
また、制御システム202において、それぞれのスレーブは、それぞれのマスター213、223、233に直接接続されるのではなく、一連の制御ループが構成されるように接続された構成が採用されているため、マスターにおいて、多数のスレーブを直接接続するための多数のコネクタ等を設ける必要を無くすことができるとともに、省配線化を実現することができる。これにより、設備コストの低減化を図ることができ、かつ設備故障等の要因を減少させることができ、低コストで信頼性の高い部品実装装置を提供することができる。
Further, in the
また、このような制御システム202においては、図12に示すように、駆動部系、画像の撮像系、及び検出系というように、それぞれの一連の制御ループが分けて形成されているため、その中の1つの制御ループ内にて検出されたケーブル劣化情報等を、他の制御ループに通知することで、当該ケーブル劣化に伴って設備の誤動作が発生する可能性を低減させることができる。例えば、画像の撮像系の制御ループにおいて、固定認識1スレーブ225Cにてケーブルの劣化が検出された場合には、当該劣化診断結果情報をカメラマスター223よりサーボモータマスター213に通知し、当該カメラ上を通過するヘッド部の通過速度を下げる、すなわちモータの駆動スピードを下げて、カメラのスキャン速度を落とすことで、結果的に当該カメラのスキャン精度を維持させることができる。なお、このような制御は、カメラについて一例として挙げたが、その他の構成部においても同様な制御を行うことができる。
In such a
また、このような光ファイバで構成された一連の制御ループをその制御システムとして有するような部品実装装置が複数台設置されるような場合において、それぞれの部品実装装置におけるメイン制御部を、管理コンピュータに接続された通信ネットワーク、例えばLANに接続して通信ネットワークを構築することで、より効率的な管理を行うことができる生産設備用の制御管理システムあるいは部品実装システムを提供することができる。 Further, in the case where a plurality of component mounting apparatuses having a series of control loops composed of such optical fibers as the control system are installed, the main control unit in each component mounting apparatus is controlled by a management computer. By constructing a communication network connected to a LAN, for example, a LAN, a control management system or a component mounting system for production equipment that can perform more efficient management can be provided.
具体的には、図13に示す制御管理システムのように、工場Aに設置された部品実装装置201A、201Bと、工場Bに設置された部品実装装置201C、201Dと、工場Cに設置された部品実装装置201E、201Fにおけるそれぞれのメイン制御部を、例えば光ファイバ304を用いたLAN302に接続することで、生産管理部門等に配置されかつLAN302に接続された管理コンピュータ303にて、各々の部品実装装置201の制御システムにおける個々のスレーブと直接的に通信することができ、迅速な情報の確認を行うことが可能となり、効率的な生産管理を実現することができる。なお、このような通信ネットワークは、有線であっても無線であってもよく、さらに通信が必要となった場合にのみ構築されるようなネットワークであってもよい。
Specifically, the
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.
3 マスター
4 光ファイバ
5 スレーブ
10 第1の制御装置
11、21、31、41 処理部
12、22、32、42 発光部
13、23、33、43 受光部
20 第2の制御装置
24 通信エラー検出部
25 記憶部
26 劣化診断処理部
30 第3の制御装置
40 第4の制御装置
C1 第1の通信
C2 第2の通信
C3 第3の通信
C4 第4の通信
F シリアルデータフォーマット
101 制御システム部
3
Claims (6)
上記主制御装置により従属的に制御され、上記生産設備における少なくともアクチュエータを有する駆動部の制御を行う複数の従制御装置と、
上記主制御装置と複数の上記従制御装置とを一続きに接続することで、1つの閉じた制御ループを構成する通信ケーブルとを備え、
上記制御ループにおいて、上記生産設備の制御のための周期的かつリアルタイムのシリアル通信を行い、
上記それぞれの従制御装置として、
上記駆動部の制御を行う複数の駆動部制御用の上記従制御装置と、
上記駆動部の位置決め制御のための位置決め情報を取得する複数の情報取得部の制御を行う情報取得部制御用の上記従制御装置とが備えられ、
上記制御ループとして、
上記主制御装置と上記それぞれの駆動部制御用の従制御装置とが上記通信ケーブルにて一続きに接続された駆動用制御ループと、
上記主制御装置と上記それぞれの情報取得部制御用の従制御装置とが上記通信ケーブルにて一続きに接続された情報取得用制御ループとが備えられることを特徴とする生産設備用の制御システム。 A main controller that controls the entire production facility;
A plurality of sub-control devices that are subordinately controlled by the main control device and control a drive unit having at least an actuator in the production facility;
A communication cable constituting one closed control loop is provided by connecting the master control device and the plurality of slave control devices in succession,
In the control loop, it performs periodic and in real time the serial communications for control of the production equipment,
As each of the above slave control devices,
A plurality of slave control devices for controlling a plurality of drive units for controlling the drive unit;
The slave control device for controlling the information acquisition unit for controlling a plurality of information acquisition units for acquiring positioning information for positioning control of the drive unit,
As the above control loop,
A drive control loop in which the main control device and the slave control devices for controlling the respective drive units are connected in series by the communication cable;
A control system for a production facility, comprising: an information acquisition control loop in which the main control device and the slave control devices for controlling the respective information acquisition units are connected in series by the communication cable. .
上記制御ループにおいて、少なくとも一の上記従制御装置が上記可動部に備えられ、他の上記従制御装置又は上記主制御装置が上記固定部に備えられ、上記可動部側の制御装置と上記固定部側の制御装置とが上記通信ケーブルとしてフレキシブルケーブルにより接続され、
上記固定部側の制御装置又は上記可動部側の制御装置のいずれか一方に備えられた通信情報発信装置と、
上記いずれか他方に備えられるとともに、当該通信情報発信装置より出力された通信情報を受信可能に、上記フレキシブルケーブルを介して上記通信情報発信装置と接続された通信情報受信装置と、
上記通信情報受信装置における上記シリアル通信の周期毎の上記通信情報の受信について、通信エラーの発生の有無を検出する通信エラー検出部と、
上記通信エラー検出部により検出された通信エラー発生の回数が積算記録される記憶部と、
上記記憶部より上記積算回数のデータ及び予め設定された規定回数のデータを両者の比較処理のための読み出し可能であって、当該比較処理の実施により、上記積算回数が上記規定回数以上である場合に、上記フレキシブルケーブルの劣化診断処理として劣化警告を出力する劣化診断処理部とを備えるケーブル劣化診断装置をさらに備える請求項1に記載の生産設備用の制御システム。 The production facility has a fixed part and a movable part moved with respect to the fixed part,
In the control loop, at least one slave control device is provided in the movable portion, and another slave control device or the main control device is provided in the fixed portion, and the control device and the fixed portion on the movable portion side are provided. The control device on the side is connected by a flexible cable as the communication cable,
A communication information transmitting device provided in either one of the control unit on the fixed part side or the control unit on the movable part side;
A communication information receiving device connected to the communication information transmitting device via the flexible cable so that the communication information output from the communication information transmitting device can be received while being provided on the other of the above,
A communication error detection unit that detects whether or not a communication error has occurred with respect to reception of the communication information for each serial communication cycle in the communication information receiving device;
A storage unit for accumulating and recording the number of communication error occurrences detected by the communication error detection unit;
When the data of the number of times of accumulation and the data of the specified number of times set in advance can be read from the storage unit for comparison processing between the two, and the number of times of accumulation is equal to or more than the specified number of times by performing the comparison process The control system for production facilities according to claim 1, further comprising a cable deterioration diagnosis device including a deterioration diagnosis processing unit that outputs a deterioration warning as deterioration diagnosis processing of the flexible cable.
上記ケーブル劣化診断装置において、
上記通信情報発信装置は、上記光情報を発信する発光装置であり、
上記通信情報受信装置は、上記発信された光情報を受信する受光装置であり、
上記通信エラー検出部は、上記受光装置にて受光された上記光情報に基づいて上記通信エラーを検出する請求項2に記載の生産設備用の制御システム。 The flexible cable is an optical fiber capable of communicating the communication information as optical information,
In the cable deterioration diagnosis device,
The communication information transmitting device is a light emitting device that transmits the optical information,
The communication information receiving device is a light receiving device that receives the transmitted optical information,
The production system control system according to claim 2 , wherein the communication error detection unit detects the communication error based on the optical information received by the light receiving device.
上記可動部側の制御装置は、上記基板に対して相対的に移動制御されることで、上記基板への部品実装を行う実装ヘッド装置に搭載されたヘッド制御装置であり、
上記固定部側の制御装置は、上記ヘッド制御装置を通じて上記実装ヘッド装置の移動制御を行うとともに、部品実装装置本体側に固定された実装制御装置であり、
上記制御ループにおいて、上記実装制御装置による上記ヘッド制御装置を通じての上記実装ヘッド装置の移動制御のための上記フレキシブルケーブルを介しての上記周期的なリアルタイムのシリアル通信を実施しながら、上記ケーブル劣化診断装置は、当該ケーブルの劣化診断処理を実施することを特徴とする請求項2又は3に記載の生産設備用の制御システム。 The production facility is a component mounting apparatus that produces a mounting substrate in which components are mounted on a substrate.
The control device on the movable part side is a head control device mounted on a mounting head device that performs component mounting on the substrate by being controlled to move relative to the substrate,
The control device on the fixed part side is a mounting control device that performs movement control of the mounting head device through the head control device and is fixed to the component mounting device main body side,
In the control loop, the cable deterioration diagnosis is performed while performing the periodic real-time serial communication via the flexible cable for movement control of the mounting head device through the head control device by the mounting control device. apparatus, a control system for a production facility according to claim 2 or 3 which comprises carrying out the deterioration diagnosis processing of the cable.
上記それぞれの制御システムにおける上記制御ループと通信ネットワークを介して接続され、少なくとも1つの上記制御ループにおける上記主制御装置又は上記従制御装置と上記通信ネットワーク及び当該制御ループを介して上記シリアル通信を行うことで、上記生産設備の制御状態を管理する管理コンピュータとを備えることを特徴とする生産設備用の制御管理システム。 A control system for a plurality of production facilities according to any one of claims 1 to 5 ;
The control loop in each of the control systems is connected via a communication network, and serial communication is performed via the communication network and the control loop with the master control device or the slave control device in at least one control loop. A control management system for a production facility, comprising: a management computer for managing a control state of the production facility.
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