JP4628634B2 - 汎用運動制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ストアードプログラム制御装置および数値制御装置のそれぞれの本来の機能を統合して含んでいる、エンジニアリングシステムおよびランタイムシステムを有する汎用の運動制御システム（モーションコントロールシステム）に関する。以下のおいてＳＰＳと称されるストアードプログラム制御装置は、一般的にはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と呼ばれるものに相当する。また数値制御は、ＮＣと略称され、主として工作機械のＮＣ加工の際の工具等の運動を制御することから、運動制御とも呼ばれる。
【０００２】
ストアードプログラム制御“ＳＰＳ”に対しても運動制御“ＮＣ”に対しても、各技術的プロセスを制御するためのソフトウェアタスクが対応付けられるそれぞれ相異なる階層的なランレベルによってモデル化することは現在では通常行われている。
【０００３】
これらのタスクはシステム課題を満足するものであったり、あるいはまたユーザープログラムでもありうる。
【０００４】
ストアードプログラム制御ＳＰＳの際にも運動制御ＮＣの際にも、ユーザーにより作成されたユーザープログラムまたはタスクが各制御装置のメモリにロードされ、実行され得ることは知られている。
【０００５】
ドイツ特許出願公開第 197 40 550 A1号明細書から、ストアードプログラム制御“ＳＰＳ”のプロセス制御機能およびＮＣ制御の運動制御機能を統一的に構成して１つの制御システムに統合することができることは公知である。このＳＰＳ／ＮＣ統合はＳＰＳ制御モジュールおよびＮＣ制御モジュールの結合接続の形態で行われる。
【０００６】
しかしこのような統合においては、制御課題に対して最適かつ効率的なタスク構造は達成されない。さらに、プロセス制御に関しても運動制御に関しても、ユーザは、ユーザにより拡張された機能をユーザープログラムの形態でのみ、後ロードし実行することが可能である。
【０００７】
従って、本発明の課題は、それぞれ相異なる制御課題および基礎となっている技術的プロセスの相異なる周辺条件または要求に対して簡単な仕方で、その制御構造に関してもその機能に関しても組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御の最適な融合形を作成した上で、さらにシステムの基本機能の拡張性を提供することである。
【０００８】
本発明は組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御の制御タスクに対する統一的な構成可能なランレベルモデルおよび制御システムのランタイムシステムおよび（または）エンジニアリングシステムに機能コードをダイナミックに（動的に）ロードする可能性により、汎用の運動制御の最適な融合が可能に違いないという認識から出発している。
【０００９】
本発明によれば冒頭にあげられた形式の運動制御に対する上記の課題は、ストアードプログラム制御および数値制御のそれぞれのランレベルモデルを１つに統合した統一的なランレベルモデルが、相異なる優先順位を有する相異なる形式の複数のランレベルを有するように形成され、最高の優先順位から最低の優先順位まで種々のユーザーレベルおよびシステムレベルが設けられ、
制御システムの基本機能をダイナミックにかつ要求に応じて拡張するための複数のテクノロジーパケット（ＴＰ）がエンジニアリングシステムないしランタイムシステムにロード可能であり、これらのパケットが、
ａ）ランタイムシステムに対する制御特性を記述するコード部分と、
ｂ）これらのコード部分の各システムレベルへの対応付け、ならびにそれらの処理順序を有するコンフィグレーション部分とを含んでおり、
ｃ）必要に応じて、コンフィグレーション部分のこれらの情報がエンジニアリングシステムにも伝達される
ことにより解決される。
【００１０】
制御の複数のタスク間の通信費用の低減と、一貫したインターフェースを有する統一的なプログラミング言語でのプロセス制御および運動制御の容易にされたプログラミングとならんで、本発明の主な利点は、ソフトウェアのロードにより制御装置のランタイムシステムの拡張性の可能性が得られることにある。それによってユーザーは制御装置の基本システムから出発してこの基本システムの命令ライブラリ（命令セット）を、基礎となっているテクノロジー的プロセスの各要求または制御課題にダイナミックに調整して拡張することができる。基本システムは、制御装置のランタイムシステムの機能範囲（スコープ）、すなわち実時間オペレーティングシステム、（システムレベルおよびユーザーレベルを有する）ランシステム、テクノロジーオブジェクト型、言語命令、ＳＰＳ命令ライブラリならびに技術的プロセスへの通信インタフェース（たとえばＬＡＮ、Ｅ／Ａ）およびテクノロジー的インタフェース（たとえばドライブ、トランスミッタ）、を形成する。基本システムのなかにはこうして制御装置の必要な基本機能が存在している。基本システムはその際に相異なるＨＷプラットフォーム（たとえばＰＣ、ドライブ）の上をランし得る。
【００１１】
別の利点は、このような拡張可能な汎用の制御装置の開発および製造にある。必要不可欠な基本機能（基本システム）を有するものとして供給される制御装置が大量に非常に簡単に作成され得る（規模の経済性）。
【００１２】
ユーザーはその場合に、存在している基本システムの機能に、目的に即して実際にそのアプリケーションのために必要な機能を追加（拡張）することができる。
【００１３】
本発明の第１の実施例は、各テクノロジーパケットがランタイムシステムに対する複数のテクノロジーオブジェクト型を含んでいることにある。
【００１４】
それにより、複雑かつ要求の多い制御機能をもわかりやすい形態でランタイムシステムに追加してロードすることが可能である。
【００１５】
本発明の別の有利な構成は、各テクノロジーパケット（ＴＰ）が、さらにオペレータインターフェース情報、特にパラメータおよび（または）言語機能および（または）宣言部分を含むことにある。
【００１６】
それから下記の利点が生ずる。
【００１７】
テクノロジーオブジェクト型をもはや変更可能でない定数としてだけでなく使用し得るためには、テクノロジーオブジェクト型が作成システムに、そのテクノロジーオブジェクトおよび特に存在するオペレーティングパラメータに対するパラメータ化の可能性を知らせなければならない。それによりユーザーはテクノロジーオブジェクトを作成システムの領域のなかでフレキシブルにパラメータ化することができる。
【００１８】
言語機能もランタイムシステムにロード可能であることにより、ダイナミックにランタイムシステムの命令ライブラリを拡張することができる。ユーザープログラムのなかでユーザーはこのようなロードされた命令を、あたかもそれが基本システムの基本機能の命令であるかのように使用することができる。
【００１９】
このようなロードされた命令を有するユーザープログラムがランレベルモデルのユーザーレベルのなかで処理されるならば、このロードされた命令の呼出しの際にそれに付属のオペレーティングシステムのコードシーケンスがランレベルモデルのシステムレベルの１つの上で処理され得る。これはユーザーの助けをかりずに行われる。テクノロジーパケットのコード部分への宣言および記述部分の対応付けによりユーザーに対するフレキシビリティがさらに高められる。
【００２０】
本発明の別の有利な構成は、エンジニアリングシステム（ＥＳ１〜ＥＳ４）のプログラミング言語の範囲を拡張する命令がテクノロジーパケットのなかに存在しており、それらが必要に応じてユーザーにより使用可能であることにある。それにより、エンジニアリングシステムのなかに存在している言語の基本ライブラリが、ロードされたテクノロジーパケットのテクノロジーオブジェクトを操作するために必要な命令およびオペレータによって拡張される。この拡張された言語ライブラリはそれぞれロードされたテクノロジーパケットに合わせて作成されている。ユーザーはこうして簡単な仕方で、ロードされたテクノロジーオブジェクト型をそのユーザープログラムのなかで利用し得る。
【００２１】
本発明の別の有利な構成は、制御装置がテクノロジーオブジェクト型を導入するためのインタフェースを有することにある。このインタフェースは、産業特有のテクノロジーの機能（たとえばばねを巻く、射出成形など）の機能をテクノロジーオブジェクト型の形態でロードするため、ミドルウェアプラットフォームとして使用され得る。これらのロード可能なテクノロジーオブジェクト型はプロプライエタリー（独占供給的）である必要はなく、それは外部の製造者または供給者により作成され得る。ユーザーはこうしてその制御の機能の拡張の際にもはや制御供給者に束縛されない。統一的なかつオープンなインタフェースによりユーザーは追加購入した特殊なテクノロジーオブジェクトをプラグ・アンド・プレイ的な仕方でに容易にその存在している制御のなかに統合し得る。
【００２２】
本発明により達成される主な利点は特に、ダイナミックにいわゆるテクノロジーパケットがロード可能であることによって、汎用の運動制御、すなわち組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御、の統一的に構成されたランレベルモデルのなかに非常に容易に新しい機能が組み入れられることにある。これらのテクノロジーパケットは一方では、基礎となっているランタイムシステムの命令ライブラリをダイナミックに拡張する要素を含んでおり、また他方では、エンジニアリングシステムのなかでユーザーによりそのユーザープログラムの作成のために使用され得る言語機能を含んでいる。このような制御はこうして、通常の制御課題を実現し得る基本機能を有するものとして供給され得る。ユーザーはその上に積み上げるようにして、実際に必要とする制御機能を作り上げるための機能の拡張を行い得る。現在通常の制御では一部分のユーザーにしか必要とされない機能範囲が自動的に供給される。通常供給される制御機能の大部分をユーザーはその課題および応用のために通常必要としない。しかしユーザーが特殊な制御機能を必要とするならば、そのユーザーはこの特殊な制御機能を制御の利用可能な言語範囲の助けをかりてユーザープログラム自体のなかに、場合によっては煩雑な手間と高い費用とをかけて、プログラムしなければならない。そのユーザーは次いで、自ずから作成されたユーザープログラムをランタイムシステムのランレベルモデルのなかでユーザーレベルのなかにロードする可能性を有する。しかし本発明ではこの問題は、付加的に必要とされる機能がテクノロジーパケットの形態でランタイムシステムのシステムレベルにロードされ、ユーザーレベルにロードされないことにより解決される。本発明ではロードにより基本システムまたはランタイムシステムの命令ライブラリが拡張される。これらのロードされた命令はエンジニアリングシステムで次いで直接にユーザーによりユーザープログラムの作成の際に使用され得る。またこれらの新しいロードされた命令がシステムレベルのなかをランすることにより、非常に速く実行され得る。
【００２３】
別の重要な利点は、オープンなインタフェースにより、プロプライエタリーなもののみならず、外部で作成されたテクノロジーオブジェクトも容易に統合され得るプラットフォームが作られるという事実にある。それにより特殊な要求、特性および機能を有するテクノロジーオブジェクトに対する市場に対する前提条件が作られる。
【００２４】
本発明の１実施例が図面に示されており、また以下に説明される。
【００２５】
図１には構造図の形態で、技術的プロセスＴＰ１を制御するためストアードプログラム制御装置ＳＰＳおよび運動制御装置ＮＣ（数値制御）の並列な作動が行われることが示されている。ストアードプログラム制御装置ＳＰＳおよび運動制御装置ＮＣはそれぞれランタイムシステムＲＴＳ１またはＲＴＳ２を含んでいる。両制御の間の通信は特別な補助手段を介して行われ、例として双方向性の通信チャネルＫが示されている。ユーザーによる制御のプログラミングは通常、相異なる作成領域を有する相異なるプログラミング言語で行われる。すなわち、それぞれ分離したプログラミングシステムまたはエンジニアリングシステムＰ１、ＥＳ１およびＰ２、ＥＳ２により行われる。この従来通常のやり方の主な欠点は一方では両制御装置の間の費用のかかる通信にあり、また他方では分離した相異なるプログラミングシステムまたはエンジニアリングシステムＰ１、ＥＳ１およびＰ２、ＥＳ２にある。制御装置の入出力端ＥＡ１、ＥＡ２を介して本来の技術的プロセスＴＰ１が制御される。プログラミングシステムＰ１とストアードプログラム制御装置ＳＰＳとの間またはプログラミングシステムＰ２と数値制御装置ＮＣとの間に情報経路Ｉ１またはＩ２が位置しており、それらを介してプログラムが各制御にロードされる。
【００２６】
図２には古典的なストアードプログラム制御装置（ＳＰＳ；図１）の、優先順位に従って配置されている主なランレベルが示されている。優先順位の昇順はその際に矢印により示されている。最も低い優先順位のレベルのなかに、破線により示されているように、２つの相異なる課題、すなわち自由なサイクル、すなわち“ユーザーレベル 自由なサイクル”と、バックグランド（背景）システムレベル、すなわち“システムレベル 背景”とが、ラウンド・ロビン法で、すなわちタイムスライス制御されて、実行される。バックグランド（背景）システムレベルにはたとえば通信課題が対応付けられている。“ユーザーレベル クロックド”と呼ばれる後続のクロック制御されるユーザーレベルにおいて、このレベルのタスクまたはプログラムの呼出しクロックがパラメータ化可能である。それに続いて、このクロックされるレベルのユーザープログラムの処理が開始イベントの新たな生起以前に適時に終了しているかどうかに関して、監視が行われる。対応付けられているレベルのユーザープログラムが完全に処理されることなしにクロック時間が経過すれば、優先順位が次の次の“非同期の誤りに対するユーザーレベル”の相応のタスクが開始される。この“非同期の誤りに対するユーザーレベル”のなかでユーザーは誤り状態の取扱をプログラムすることができる。
【００２７】
“ユーザーレベル クロックド”に“ユーザーレベル イベント”が続く。外部または内部の事象（イベント）への反応は“ユーザーレベル イベント”のなかで行われる。このような事象の典型的な例は限界値の超過である。“システムレベル 高優先”のなかに、ストアードプログラム制御の作動の仕方を保証するオペレーティングシステムの課題が位置している。
【００２８】
図３は運動制御装置（ＮＣ；図１）の主なランレベルを示す。ここでも個々のレベルはそれらの優先順位に従ってハイアラーキ的に、矢印により示されているように、配置されている。“システムレベル 背景”および“ユーザーレベル 順次”は等しい優先順位、すなわち最も低い優先順位、を有する。この課題的な関連性は図２のように、破線により示されている。“ユーザーレベル 順次”のタスクは“システムレベル 背景”のタスクと一緒にラウンド・ロビン法で処理される。“システムレベル 背景”の典型的なタスクはたとえば通信課題のためのタスクである。“ユーザーレベル 順次”においてはユーザーによりプログラムされた本来の制御課題（ＮＣ制御の課題）に対するプログラム部分が実行される。制御がこれらのプログラム部分の１つの中において運動命令または位置決め命令に突き当たると、サスペンドがセットされる、すなわちユーザープログラムがこの個所で中断される。この運動命令または位置決め命令の処理は最も優先順位の高い“システムレベル クロックド”のなかで行われる。“システムレベル クロックド”のなかでランする各位置調節器がこの運動命令または位置決め命令を実行する。命令の実行の後に“ユーザーレベル 順次”に復帰跳躍（ジャンプ）され、またサスペンドにより中断されていたユーザープログラムがレジュームにより同じ個所において継続される。“システムレベル クロックド”は既述の位置調節器とならんで制御の内挿（インターポレーション）部分をも含んでいる。
【００２９】
優先順位の最も低いレベルの上には“ユーザーレベル クロックド”がある。ここでサイクリックなタスク、たとえば調節器機能、がランする。
【００３０】
後続の“ユーザーレベル イベント”のなかに、外部または内部の事象に反応するタスクが格納されている。このような事象はたとえば警報であってよい。
【００３１】
本発明の実施例を示す図４においては技術的プロセスＴＰ２が、組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御装置ＵＭＣにより制御される。頭字語ＵＭＣはＵＮＩＶＥＲＳＡＬ‐ＭＯＴＩＯＮ‐ＣＯＮＴＲＯＬを表す。制御装置ＵＭＣと付属の技術的プロセスＴＰ２との間の接続は双方向に入出力ＥＡ３を介して行われる。組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御装置のプログラミングは共通のプログラミングシステムＰ３またはエンジニアリングシステムＥＳ３を介して行われ、その際にエンジニアリングシステムＥＳ３は図１の際と同様にプログラミングシステムＰ３に対する便利な領域を提供する。それによって作成されたプログラムは情報経路Ｉ３を経て汎用運動制御装置ＵＭＣのランタイムシステムに伝達される。
【００３２】
図５は、図４に示された本発明による汎用運動制御装置のランレベルモデルを示す。レベルの優先順位は先の図と同じく最も高い優先順位の方向への矢印により示されている。最も優先順位の低いレベル群はいわゆる“レベル群 背景処理”である。それは“システムレベル 背景”、“ユーザーレベル 自由なサイクル”および“ユーザーレベル 順次”から成っている。これらの３つの等しい優先順位のレベル（破線の境界線により示されている）のタスクはサイクリックにラウンド・ロビン法により処理される。“レベル群 背景処理”に高優先順位側に続くランレベルは、ユーザーにより要求に応じて自由にプログラム可能なユーザーレベルＦＡである。このユーザーレベルＦＡは、二重枠により示されたイベントタスク、警報タスク、サイクリックなタスクおよび外部からロード可能なユーザープログラムに対するランレベルを含む。このユーザーレベルＦＡはこうして明示的に４つの形式のレベルから成っている。これらの４つの形式のレベルはユーザーレベルＦＡのなかでのそれらの優先順位に関して再びユーザーにより層形成可能である。
形式１：ユーザーレベル イベント （イベントタスク）
形式２：ユーザーレベル 警報 （警報タスク）
形式３：ユーザーレベル クロックド （サイクリックなタスク）
形式４：システムレベル パラメータ化 （外部からロード可能なユーザープログラム）
【００３３】
これらの形式のレベルはユーザーにより自由に選択可能な優先順位を有するものとしてユーザーレベルＦＡのなかに配置され得る。それによってユーザーは、制御課題および制御すべき技術的プロセスの要求および周辺条件に対して汎用運動制御を最適に組み合わせることが可能である。
【００３４】
“ユーザーレベル イベント”のなかにたとえば、周辺の入力に反応するタスクが配置されている。“ユーザーレベル 警報”のなかにたとえば、限界値超過に反応するタスクが配置されている。“ユーザーレベル クロックド”のなかにサイクリックな、ユーザーによりプログラム可能なタスクが含まれている。“システムレベル パラメータ化”のなかに外部からロード可能なプログラムが一体に含まれ得る。それにより、汎用運動制御がダイナミックに付加的なテクノロジー的な機能を拡張され得る。この“システムレベル パラメータ化”のなかに通常、ゆっくりした調節課題または監視課題（たとえば１００ｍｓの範囲内のサイクル時間を有する課題）がロードされる。
【００３５】
汎用運動制御のランレベルモデルのなかのすぐ次に高い優先順位のレベルは“非同期の誤りに対するユーザーレベル”である。このレベルのなかでユーザーは、ストアードプログラム制御の際と同様に、誤り状態の取扱をプログラムすることができる。“非同期の誤りに対するユーザーレベル”のなかにたとえば、テクノロジー的な警報に反応するタスクが位置している。ユーザーは、この“非同期の誤りに対するユーザーレベル”のなかで組み合わせに対して特有の数のレベルをパラメータ化する可能性をも有する。図面を見やすくするため、その詳細は図示されていない。ユーザーはこうして必要に応じて特定の誤り事象に特定の優先順位を対応付けることができる。
【００３６】
すぐ次に“イベントシステムレベル”が続く。“イベントシステムレベル”のタスクはたとえば非常停止のような臨界的な内部または外部の事象に反応する。
【００３７】
すぐ次のレベルは“内挿器（インターポレータ）レベル”である。それは“クロックされるシステムレベル”および“ユーザーレベル”を含んでいる。
【００３８】
最も高い優先順位のレベルは“位置調節器レベル”である。またそれは“クロックされるシステムレベル”および“ユーザーレベル”を含んでいる。位置調節器レベルおよび内挿器レベルのユーザーレベルは、位置調節器タスクおよび内挿器タスクのなかに呼出されるタスクを含んでいる。これらのタスクのラン時間は監視され、システムにより決定された時間の超過はそのレベルの中断及び“非同期の誤りに対するユーザーレベル”のなかの非同期の誤りの起動に通ずる。
【００３９】
位置調節器は内挿器（インターポレータ）よりも高い優先順位を有する、すなわち位置調節器は内挿器により中断され得ない。しかし位置調節器は内挿器を中断し得る。
【００４０】
汎用運動制御のランレベルモデルのなかには原理的に個々のランレベルのなかに既述の層とならんで、別の優先順位の層が設けられていてよい。
【００４１】
図６はＯＯ構造図として、構成部分：
ａ）実行可能なコード部分（Ｃｏｄｅ）
ｂ）パラメータ（ＰＡＲ）
ｃ）ファームウェア‐コンフィグレーション（ＦＷＫ）
ｄ）少なくとも１つのテクノロジーオブジェクト型（ＴＯ）
ｅ）言語機能（ＳＰＲ）
ｆ）宣言および記述部分（ＡＣＣ）
を有するテクノロジーパケットＴＰを示し、所属の基数部は通常の数字記号によって示される。
【００４２】
１ないしｎのコード部分（たとえばＣ関数）はたとえば運動制御または位置調節に対して、または他のテクノロジーに対して使用される。コード部分はなかんずく温度管理、温度調節に対する命令、またはたとえばプレスまたは合成樹脂加工のような特殊なテクノロジーに対する命令を含んでいる。ファームウェアコンフィグレーションＦＷＫは、どのようにこれらのコード部分が制御のランレベルモデルのなかでシステムレベルのなかに組み入れられるべきか、またどの順序でそれらが処理、すなわち実行、をされるべきかを定めるために使用される。こうして、このファームウェアコンフィグレーションＦＷＫのなかには、どのシステムレベルのなかにコード部分が統合されるべきか、また、１つのシステムレベルのなかに複数のコード部分が統合されているならば、どの順序でこれらのコード部分が処理されるべきかの情報が記憶されている。
【００４３】
パラメータ部分ＰＡＲはエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）に対するインターフェース（マスク、コンボボックス、パラメータ相互の関係に対するルール、…）も、パラメータ化を可能にするランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）に対するメカニズムも含んでいる。それによってユーザーはテクノロジーパケットＴＰのテクノロジーオブジェクト型ＴＯのインスタンスをその要求に従ってパラメータ化する可能性を有する。
【００４４】
テクノロジーパケットＴＰの１ないしｎの言語機能ＳＰＲの助けをかりて、エンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）の言語ライブラリは、付属の１ないしｎのテクノロジーオブジェクト型ＴＯを有する基礎となっているテクノロジーパケットＴＰに対して適切かつ有意義である命令およびオペレータによって拡張し得る。言語機能ＳＰＲは制御のエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）とランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）とにロードされなければならない。このような言語機能（たとえば“高められた温度”）がエンジニアリング‐システム（ＥＳ；図１、図４、図８）のなかにロードされた後に、それらはコンパイラにおいて、およびエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）のインターフェース、またはブラウザにおいて既知であり、ユーザーによりそのユーザープログラムのなかで直接に使用され得る。プラグ・アンド・プレイ・テクノロジーにより、エンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）で知られている言語機能が、ラン可能なコードピースとしてランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）にも存在していることが保証される。こうして、ユーザーはこの言語機能を、ランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）への実装についてもはや気にかける必要なく、使用することができる。後に図８に関して、テクノロジーパケットＴＰの言語機能ＳＰＲのロード、使用および処理の相互作用が一層詳細に説明されるであろう。
【００４５】
図６に戻って、テクノロジーパケットＴＰのＡＣＣ構成部分のなかに、テクノロジーパケットＴＰが含んでいるすべての言語要素の記述、テクノロジーパケットＴＰのなかで使用されるすべてのシステム変数、すべての型の記述が存在している。ＡＣＣ構成部分はこうしてテクノロジーパケットＴＰに対する宣言および記述部分に相当する。このＡＣＣ構成部分は先ず第一に制御装置のランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）にロードされる。それにより、存在しているテクノロジーパケットＴＰおよびテクノロジーオブジェクト型ＴＯに関するすべての情報が制御装置のランタイムシステムのなかに位置していること、またこうして操作‐および監視装置（たとえばオペレータパネル）の接続が非常に容易に可能であることが保証される。
【００４６】
下記の表は、テクノロジーパケットＴＰの構成部分が、制御装置のなかのどこへロードされるかを示す。即ちエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）のなかへ、もしくはランタイムシステム（ＲＴＳ；図１および図４）のなかへ、もしくはエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１、図４、図８）およびランタイムシステム（ＲＴＳ；図１、図４、図９）の双方のなかへロードされる様子を示す。
【表１】

【００４７】
図７にはＯＯ構造図としてテクノロジーパケット（ＴＰ；図６）合成樹脂 ＴＰＫ に対する典型的に可能なテクノロジーオブジェクト型（ＴＯ；図６）が示されている。合成樹脂加工または製造の際には通常温度調節および圧力調節が必要とされる。圧力調節器ＤＲによっても調節されなければならない圧力は通常簡単な軸Ａにより構成され、この軸が材料ペーストを押し合わせる。温度調節のためにはこの例では２つの温度調節器、すなわち速い温度調節器ＴＲＳおよび遅い温度調節器ＴＲＬが設けられている。ＯＯ構造図から明らかなように、遅い温度調節器ＴＲＬおよび速い温度調節器ＴＲＳは一般的な温度調節器ＴＲから導き出される。両温度調節器ＴＲＳおよびＴＲＬ、圧力調節器ＤＲおよび軸Ａはいまのテクノロジーパケット 合成樹脂 では４つのテクノロジーオブジェクト型、すなわちＴＲＳ、ＴＲＬ、ＤＲおよびＡ、により表される。基数（数字１）により、この例ではちょうど１つの速い温度調節器ＴＲＳおよび１つの遅い温度調節器ＴＲＬ、ならびにちょうど１つの圧力調節器ＤＲおよび１つの軸Ａが使用されることが示される。速い温度調節器ＴＲＳの後ろにたとえばＰＩＤ調節器が、遅い温度調節器ＴＲＬの後ろにたとえばＰ調節器が隠れていてよいが、ユーザーがこれらのテクノロジーオブジェクトの機能をエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１および４）のなかに使用する実施の詳細は関心の対象ではない。ユーザーはこうしてこれらのテクノロジーオブジェクト型（ＴＯ；図６）の機能をエンジニアリングシステム（ＥＳ；図１および４）のなかに使用し得る。
【００４８】
図８には、どのようにテクノロジーパケットＴＰのロードされた言語機能ＳＰＲが制御のなかで使用かつ処理されるかが示されている。例のなかでは、任意のテクノロジーパケットＴＰの言語機能ＳＰＲに属する命令 位置決めＰＯＳ がエンジニアリングシステムＥＳ４とランタイムシステムＲＴＳ４のランレベルモデルのシステムレベルの１つとにロードされる。エンジニアリングシステムＥＳ４のなかでこの命令 位置決めＰＯＳ はユーザーにエンジニアリングシステムＥＳ４のなかで使用される言語の基本ライブラリの拡張として利用される。ユーザーは次いでそのユーザープログラムＡＷＰのなかでこの命令 位置決めＰＯＳ を完全に通常の言語命令として使用し得る。ユーザーが作成したユーザープログラムＡＷＰは次いで汎用制御のランレベルモデルのユーザーレベルの１つにロードされ、また実行される。制御がユーザープログラムＡＭＰの処理の際にこの位置決め命令に突き当たると、それに付属の、既にシステムレベルの１つにロードされたコードが処理される。図面を見やすくするため、テクノロジーパケットＴＰのその他の内容は３つの点により示されている。さらに言語機能ＳＰＲは位置決め命令ＰＯＳとならんでその他の命令を含んでいるが、同じく３つの点により示されている。
【００４９】
この実施例の決定的な利点は、言語機能に対する実行可能なコードのシステムレベルへのロードが自動的に，すなわちユーザーの助けをかりずに、行われることにある。言語機能がエンジニアリングシステムＥＳ４にロードされ又はインストールされて後に、それらはいわゆるプラグ・アンド・プレイ的にユーザーにより使用され得る。
【００５０】
図９には、テクノロジーオブジェクト型ＴＯ Ａ、ＴＯ Ｂ、ＴＯ Ｃを統合するために、共通のインタフェースＡＰＩが汎用運動制御のなかに使用され得ることが示されている。汎用運動制御のこのＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＡＰＩはこうしてテクノロジーオブジェクト型ＴＯの統合および通信のためのいわゆるミドルウェアプラットフォームを形成する。さらにこのインタフェースＡＰＩはテクノロジーオブジェクト型ＴＯと制御装置のランタイムシステムＲＴＳ４との間の通信をも可能にする。この統一的なインタフェースの助けをかりて、外部で作成された、テクノロジーオブジェクト型（ＴＯ；図６）を有するテクノロジーパケット（ＴＰ；図６）もいわゆる“サードパーティのテクノロジーパケット”として汎用の運動制御のなかに統合され得る。それによって、産業特有のテクノロジー（たとえばばね巻きまたは射出成形）に対する特殊な機能を有する外部で作成されたテクノロジーパケット（ＴＰ；図６）に対する市場が開かれる。ユーザーはそれにより制御の機能における不可欠な基本ライブラリから出発して順次にこれをその必要とされる特殊な機能だけ拡張する可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 別々のストアードプログラム制御および運動制御を有する技術的プロセスの公知の制御システム。プログラミングはそれぞれ別々のプログラミングシステムを介して行われる。
【図２】 古典的なストアードプログラム制御の主なランレベル。
【図３】 古典的な運動制御の主なランレベル。
【図４】 本発明による汎用制御、すなわち所属のプログラムシステムを有する組み合わされたＳＰＳ／ＮＣ制御システム。
【図５】 本発明による汎用制御のランレベルモデル。
【図６】 ＯＯ（オブジェクト指向）構造ダイアグラムとして、コード部分、パラメータ、ファームウェア構成、テクノロジーオブジェクト型、言語機能および宣言部分から成る本発明によるテクノロジーパケットを示す。
【図７】 ＯＯ構造ダイアグラムとしてテクノロジーパケット 合成樹脂、に対するテクノロジーオブジェクト型を示す。
【図８】 どのようにエンジニアリングシステムのなかのテクノロジーパケットのロードされた命令、位置決めＰＯＳ、がユーザーによりそのユーザープログラムのなかで使用され得るか、またどのようにそれが制御装置のランレベルのなかで実行されるかを示す図。
【図９】 テクノロジーオブジェクト型に対する統一的なインタフェースおよび通信プラットフォームとしてアプリケーション・プログラム・インタフェース（ＡＰＩ）を有する制御装置のランタイムシステムを示す図。

Claims (5)

1. ストアードプログラム制御および数値制御のそれぞれの本来の機能を統合して含んでいる、エンジニアリングシステムおよびランタイムシステムを有する汎用運動制御システムにおいて、
   ストアードプログラム制御および数値制御のそれぞれのランレベルモデルを１つに統合した統一的なランレベルモデルが、相異なる優先順位を有する複数のランレベルを有するように形成され、最高の優先順位から最低の優先順位まで種々のユーザーレベルおよびシステムレベルが設けられ、
   制御システムの基本機能をダイナミックにかつ要求に応じて拡張するための複数のテクノロジーパケット（ＴＰ）がエンジニアリングシステムないしランタイムシステム（ＥＳ４、ＲＴＳ４）にロード可能であり、これらのパケットが、
   ａ）ランタイムシステム（ＲＴＳ４）に対する制御特性を記述するコード部分（Ｃｏｄｅ）と、
   ｂ）これらのコード部分の各システムレベルへの対応付け、ならびにそれらの処理順序を有するコンフィグレーション部分（ＦＷＫ）とを含んでおり、
   ｃ）必要に応じて、コンフィグレーション部分（ＦＷＫ）のこれらの情報がエンジニアリングシステム（ＥＳ４）にも伝達される
   ことを特徴とする汎用運動制御システム。
2. 各テクノロジーパケット（ＴＰ）が複数のテクノロジーオブジェクト型（ＴＯ）を含んでいることを特徴とする請求項１記載の汎用運動制御システム。
3. 各テクノロジーパケット（ＴＰ）は、さらにグラフィカルユーザインターフェース情報を含むことを特徴とする請求項１または２記載の汎用運動制御システム。
4. エンジニアリングシステム（ＥＳ４）の言語範囲の拡張としての命令がテクノロジーパケット（ＴＰ）に存在しており、それらが必要に応じてユーザーにより使用可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載の汎用運動制御システム。
5. 制御システムがテクノロジーオブジェクト型（ＴＯ）を導入するためのインタフェース（ＡＰＩ）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1つに記載の汎用運動制御システム。

Images