JP5911932B2

JP5911932B2 - Ｈｍｉ異常時の再起動機能を備えた数値制御装置

Info

Publication number: JP5911932B2
Application number: JP2014184831A
Authority: JP
Inventors: 小林　英雄; 英雄小林
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: CN105425692A; JP2016057936A; US20160077512A1; US9829874B2; DE102015011749A1

Description

本発明は、ＨＭＩの動作状況を監視し、ＨＭＩの動作に異常が発生した場合に自動的にＨＭＩ用ＣＰＵを再起動する機能を備えた数値制御装置に関する。

工作機械や産業機械を制御する数値制御装置では、高機能のグラフィック表示を行うＨＭＩ機能が必要な場合にはＨＭＩ用の回路またはパソコンを追加する場合が多い。一般的にＨＭＩ機能を搭載した数値制御装置では、ＨＭＩ機能のアプリケーションソフトやストレージの不具合で汎用ＯＳが動作しなくなるような状況において、画面の更新が出来ず、画面のフリーズまたは無表示となる。

図７は、従来技術におけるＨＭＩ機能を備えた数値制御装置の構成を示す概略図である。数値制御装置１００は工作機械を制御する数値制御用ＣＰＵ１０と高機能のグラフィック表示を行うＨＭＩ機能部２０を備えて、インタフェース領域５０を用いてデータのやり取りを行なう構成である。ＨＭＩ機能部２０はＨＭＩ用ＣＰＵ４０が実装され、表示器３０が接続され、ＨＭＩ用ＣＰＵ４０上で汎用ＯＳを実行している。

このようなＨＭＩ機能を備えた数値制御装置では、数値制御用ＣＰＵ１０とＨＭＩ機能部２０はインタフェース領域５０を介してデータのやり取りを行なっているが、数値制御用ＣＰＵ１０はＨＭＩ機能部２０の表示異常について確認することができなかった。このため、異常発生後の保守作業時に作業者にはなんら情報が与えられず、原因の究明に時間を要していた。また、異常発生時に画面表示から機械に関する情報が得られなくなるため、安全面でも問題があった。

ＨＭＩ機能に異常が発生した場合に対応する従来技術として、ＯＳを２種類持つことで、起動時に１つのＯＳが動作しない場合に、もう一つの保守用ＯＳを動作させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−０１８４５４号公報

しかしながら、特許文献１で開示される従来技術では、起動時に問題があった場合には保守用ＯＳを動作することができるが、通常動作時に異常が発生した場合は考慮されていない。

そこで本発明の目的は、動作中のＨＭＩ機能に発生した異常を検出し、自動的にＨＭＩ機能を再起動することを可能とした数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、数値制御を行うための数値制御用ＣＰＵと、ＨＭＩ機能を実現するためのオペレーティングシステムおよびアプリケションソフトウェアを実行し、グラフィックデータの表示指令を出力するＨＭＩ用ＣＰＵと、前記ＨＭＩ用ＣＰＵからの表示指令により表示器に表示を行う表示回路と、前記数値制御用ＣＰＵから前記ＨＭＩ用ＣＰＵを再起動させるための回路を有する数値制御装置において、前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクの動作状況を監視する表示タスク監視手段と、前記表示タスク監視手段により前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクの動作状況が異常であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて前記ＨＭＩ用ＣＰＵの再起動を行なう再起動手段と、前記数値制御用ＣＰＵと前記ＨＭＩ用ＣＰＵの双方からアクセスできるインタフェース領域に実装される動作フラグを有し、前記ＨＭＩ用ＣＰＵは表示タスクが動作する毎に前記動作フラグをセットし、前記表示タスク監視手段は、前記動作フラグの状態を定期的に監視し、前記動作フラグがセットされていれば前記動作フラグをクリアし、前記動作フラグが一定時間セットされていない場合に前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクが停止したと判断する、ことを特徴とする数値制御装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記再起動手段は、前記数値制御用ＣＰＵからの指令により前記ＨＭＩ用ＣＰＵをリセットする、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。

本願の請求項３に係る発明は、数値制御を行うための数値制御用ＣＰＵコアと、ＨＭＩ機能を実現するためのオペレーティングシステムおよびアプリケションソフトウェアを実行し、グラフィックデータの表示指令を出力するＨＭＩ用ＣＰＵコアと、を有するマルチコアＣＰＵと、前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアからの表示指令により表示器に表示を行う表示回路と、前記数値制御用ＣＰＵコアから前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアを再起動させるための回路を有する数値制御装置において、前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクの動作状況を監視する表示タスク監視手段と、前記表示タスク監視手段により前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクの動作状況が異常であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの再起動を行なう再起動手段と、前記数値制御用ＣＰＵコアと前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの双方からアクセスできるインタフェース領域に実装される動作フラグを有し、前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアは表示タスクが動作する毎に前記動作フラグをセットし、前記表示タスク監視手段は、前記動作フラグの状態を定期的に監視し、前記動作フラグがセットされていれば前記動作フラグをクリアし、前記動作フラグが一定時間セットされていない場合に前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクが停止したと判断する、ことを特徴とする数値制御装置である。

本願の請求項４に係る発明は、前記再起動手段は、前記数値制御用ＣＰＵコアからの指令により前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアをリセットする、ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置である。

本発明により、動作中のＨＭＩ機能に発生した異常を検出し、自動的にＨＭＩ機能を再起動して表示更新が可能となり、数値制御用ＣＰＵからのアラーム情報の表示、および工作機械の操作が可能となる。

本発明の実施の形態における数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の実施の形態におけるＨＭＩ機能部の監視動作の概要を説明する図である。本発明の実施の形態におけるＨＭＩ機能部の監視動作のフローチャートである。本発明の実施の形態においてＨＭＩ機能部に異常が発生した時の監視動作を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるＨＭＩ機能部の監視動作の概要を説明する図である。本発明の第３の実施の形態におけるＨＭＩ機能部の監視動作の概要を説明する図である。従来技術におけるＨＭＩ機能を備えた数値制御装置の概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。なお、従来技術の説明と同一または類似の構成については同一の符号を用いる。
図１は、本発明に係る一実施の形態における、数値制御装置の要部を示すブロック図である。数値制御装置１００は、数値制御用ＣＰＵ１０、ＨＭＩ機能部２０、表示器３０、インタフェース領域５０、外部機器７０、再起動回路８０を備えている。
数値制御用ＣＰＵ１０は、数値制御装置１００が備えるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ（図示せず）から、システムプログラムや加工プログラムなどを読み出して、数値制御装置１００全体の制御や、工作機械の加工制御を実行する。

ＨＭＩ機能部２０は、ＨＭＩ機能の中心的な制御動作を行う機能ブロックであり、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ２２、汎用ＯＳやアプリケーションソフトやデータを格納するストレージ２４、マウス、キーボード、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）などの外部機器７０と接続する外部インタフェース回路２６、数値制御装置１００のインタフェース領域５０と接続する回路（図示せず）、表示器３０に表示を行なう表示回路２８、そして汎用ＯＳを実行するＨＭＩ用ＣＰＵ４０を備えている。ＨＭＩ機能部２０において、ＨＭＩ用ＣＰＵ４０上で汎用ＯＳやアプリケーションソフトが実行され、表示タスクなどのＨＭＩ用タスクが動作することによりＨＭＩ機能部２０によるＨＭＩ機能が数値制御装置１００上で実現される。

表示器３０は、表示回路２８から出力される表示データを画像として表示する。この表示データは、所定周期毎に動作する表示タスクによって生成され、これにより数値制御装置１００の状態がリアルタイムに表示器３０に表示される。

インタフェース領域５０は、数値制御用ＣＰＵ１０とＨＭＩ用ＣＰＵ４０の双方とデータのやり取りが可能な領域であり、例えば数値制御装置１００上に設けられたＲＡＭなどのメモリにより実現される。数値制御用ＣＰＵ１０、ＨＭＩ用ＣＰＵ４０のそれぞれがインタフェース領域５０上に格納したデータは、双方のＣＰＵから参照読み出しや上書きが可能であり、数値制御用ＣＰＵ１０とＨＭＩ用ＣＰＵ４０は、インタフェース領域５０を介したＣＰＵ間通信を実現している。
再起動回路８０は、数値制御用ＣＰＵ１０などからの指令を受けてＨＭＩ用ＣＰＵ４０をリセットし、ＨＭＩ機能部２０全体を再起動する。

図２は、図１に示す数値制御装置１００上で実行されるＨＭＩ機能部２０の監視動作の概要を説明する図である。
数値制御装置１００において、工作機械を制御する数値制御用ＣＰＵ１０と、高機能のグラフィック表示を行うＨＭＩ機能部２０との間は、上述した通りインタフェース領域５０を介して互いにデータのやり取りが行えるようになっている。インタフェース領域５０には、ＨＭＩ機能部２０の動作状況を監視するために用いられる領域として動作フラグ５２が設けられている。

以下でＨＭＩ機能部２０の監視動作の流れを説明する。
ＨＭＩ機能部２０のＨＭＩ用ＣＰＵ４０上で表示タスクが動作すると、表示タスクは数値制御装置１００の各部の状態や数値制御用ＣＰＵ１０による加工制御の結果情報などに基づいて表示データを生成して表示器３０に対して表示すると共に、（１）インタフェース領域５０に設けられた動作フラグ５２をセットする。動作フラグ５２は表示タスクが動作する毎に毎回セットされる。

一方で、（２）数値制御用ＣＰＵ１０はインタフェース領域５０の動作フラグ５２の状態を定期的に監視する。数値制御用ＣＰＵ１０は、監視時に動作フラグ５２がセットされている場合には動作フラグ５２をクリアする。監視時に動作フラグ５２がクリアされたままの状態が所定時間継続した場合には、ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断する。
そして、（３）ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断した場合、数値制御用ＣＰＵ１０は再起動回路８０に対して指令することにより、ＨＭＩ機能部２０を再起動する。

図３は、本発明の実施の形態におけるＨＭＩ機能部２０の監視処理のフローチャートである。
以下、各ステップに従って説明する。ステップＳＡ０１〜ステップＳＡ０７は数値制御用ＣＰＵ１０で実行される処理を、ステップＳＢ０１〜ステップＳＢ０４はＨＭＩ用ＣＰＵ４０で実行される処理を、それぞれ表している。
●［ステップＳＡ０１］動作フラグ５２の状態を定期的に監視する。動作フラグ５２がセットされた状態である場合にはステップＳＡ０２へ進み、動作フラグ５２がセットされていない場合にはステップＳＡ０５へ進む。
●［ステップＳＡ０２］動作フラグ５２をクリアする。
●［ステップＳＡ０３］動作フラグ５２の監視タイマをリセットする。
●［ステップＳＡ０４］動作フラグ５２の監視タイマをスタートし、ステップＳＡ０１へ戻る。
●［ステップＳＡ０５］監視タイマの値を確認する。監視タイマの値が予め設定された所定時間経過したことを示している場合にはステップＳＡ０６へ進み、そうでない場合にはステップＳＡ０１へ戻る。
●［ステップＳＡ０６］ＨＭＩ機能部２０に異常が検出されたと判断し、再起動回路８０に対してＨＭＩ機能部２０の再起動を指令する。
●［ステップＳＡ０７］アラーム情報の表示や必要最小限の機械の操作を行なう。

●［ステップＳＢ０１］汎用ＯＳの初期化処理を実行する。
●［ステップＳＢ０２］表示タスクを実行する。
●［ステップＳＢ０３］表示タスクが動作する毎にインタフェース領域５０にある動作フラグ５２をセットする。
●［ステップＳＢ０４］アプリケーションソフト、ストレージ操作、ネットワーク通信などの各処理を他のタスクにより実行し、ステップＳＢ０２へ戻る。

図４は、図３に示すフローチャートにおいて、ＨＭＩ機能部２０に不具合が発生した時の動作を示す図である。
ＨＭＩ機能部２０において、例えばステップＳＢ０４でアプリケーションソフト、ストレージ操作、ネットワーク通信が実行された際に、これらのタスクが正常に完了しなかった場合、ＨＭＩ用ＣＰＵ４０の動作が停止又はステップＳＢ０４から抜け出せなくなるためステップＳＢ０２の表示タスクが実行できなくなり、ステップＳＢ０３における動作フラグ５２のセットが行なわれなくなる。

数値制御用ＣＰＵ１０は、ステップＳＡ０１において動作フラグ５２がセットさせているか確認し、セットされていない場合はステップＳＡ０５へと進んで監視タイマが所定時間経過しているか確認し、監視タイマが所定時間経過している場合には、監視時間のタイムアップとし、ＨＭＩ機能部２０に異常が検出されたと判断する。そして、ステップＳＡ０６において数値制御用ＣＰＵ１０は再起動回路８０へと指令し、ＨＭＩ機能部２０を再起動し、ステップＳＡ０７でアラーム情報の表示や、必要最小限の機械の操作を行なう。

このように、本発明の実施の形態におけるＨＭＩ機能を備えた数値制御装置は、インタフェース領域５０内に設けられた動作フラグ５２を介してＨＭＩ機能部２０の動作状態を数値制御用ＣＰＵ１０で監視する。ＨＭＩ機能部２０に異常が発生すると動作フラグ５２の更新（セット）がされなくなるので、数値制御用ＣＰＵ１０はＨＭＩ機能部２０に異常を検出することができ、再起動回路８０に指示してＨＭＩ機能部２０を再起動させることが可能となる。

なお、上記説明においては、監視タイマを用いて動作フラグ５２がセットされない状態が所定時間続いた場合にＨＭＩ機能部２０に異常が検出されたと判断しているが、これに限られるものではなく、例えばカウンタを設け、ステップＳＡ０３でカウンタをリセット、ステップＳＡ０５でカウンタをインクリメントするようにし、カウンタの値が所定数を超えた場合にＨＭＩ機能部２０に異常が検出されたと判断するように構成してもよい。
また、本発明を実現する数値制御装置１００の構成は図１，２に示す構成に限定されるものではなく、さまざまな構成上で実現することができる。以下にその構成例を示す。

図５は、ＨＭＩ機能を備えた表示装置を用いて本発明を実現した実施の形態を示す図である。
本実施の形態においては、数値制御装置１００は工作機械を制御する数値制御用ＣＰＵ１０とインタフェース領域５０を備えている一方で、高機能のグラフィック表示を行うＨＭＩ機能部２０は表示装置２００に実装されており、数値制御装置１００と独立している。ＨＭＩ機能部２０は例えば通信線を介して数値制御装置１００が備えたインタフェース領域５０に接続されており、通信によりデータのやり取りを行なうことができるように構成されている。

ＨＭＩ機能部２０のＨＭＩ用ＣＰＵ４０上では汎用ＯＳが動作しており、ＨＭＩ機能部２０は表示データを生成して表示器３０に表示する。なお、表示装置２００はＨＭＩ用ＣＰＵ４０と表示器３０を実装した、汎用ＯＳが実行されるパソコンでも良い。

このように構成された数値制御装置におけるＨＭＩ機能部２０の監視動作の流れを説明する。
ＨＭＩ機能部２０のＨＭＩ用ＣＰＵ４０上で表示タスクが動作すると、表示タスクは数値制御装置１００の各部の状態や数値制御用ＣＰＵ１０による加工制御の結果情報などに基づいて表示データを生成して表示器３０に対して表示すると共に、（１）通信線を介してインタフェース領域５０に設けられた動作フラグ５２をセットする。動作フラグ５２は表示タスクが動作する毎に毎回セットされる。

一方で、（２）数値制御用ＣＰＵ１０はインタフェース領域５０の動作フラグ５２の状態を定期的に監視する。数値制御用ＣＰＵ１０は、監視時に動作フラグ５２がセットされている場合には動作フラグ５２をクリアする。監視時に動作フラグ５２がクリアされたままの状態が所定時間継続した場合には、ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断する。
そして、（３）ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断した場合、数値制御用ＣＰＵ１０は再起動回路８０に対して指令することにより、表示装置２００を再起動する。

図６は、本発明を、マルチコアＣＰＵを用いて実現した実施の形態を示す図である。
本実施の形態においては、数値制御装置１００にマルチコアＣＰＵ６０が実装される。マルチコアＣＰＵ６０は、工作機械を制御する数値制御用ＣＰＵコア６２と、高機能のグラフィック表示を行うＨＭＩ機能部２０を制御するＨＭＩ用ＣＰＵコア６４と、インタフェース領域５０とを備えている。ＨＭＩ用ＣＰＵコア６４上では汎用ＯＳが実行され、ＨＭＩ用ＣＰＵコア６４による制御の下で、表示器３０に対して高機能のグラフィック表示が行われる。

このように構成された数値制御装置におけるＨＭＩ機能部２０の監視動作の流れを説明する。
ＨＭＩ機能部２０のＨＭＩ用ＣＰＵコア６４上で表示タスクが動作すると、表示タスクは数値制御装置１００の各部の状態や数値制御用ＣＰＵコア６２による加工制御の結果情報などに基づいて表示データを生成して表示器３０に対して表示すると共に、（１）インタフェース領域５０に設けられた動作フラグ５２をセットする。動作フラグ５２は表示タスクが動作する毎に毎回セットされる。

一方で、（２）数値制御用ＣＰＵコア６２はインタフェース領域５０の動作フラグ５２の状態を定期的に監視する。数値制御用ＣＰＵコア６２は、監視時に動作フラグ５２がセットされている場合には動作フラグ５２をクリアする。監視時に動作フラグ５２がクリアされたままの状態が所定時間継続した場合には、ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断する。
そして、（３）ＨＭＩ機能部２０に何らかの異常が発生したと判断した場合、数値制御用ＣＰＵコア６２はＨＭＩ用ＣＰＵコア６４に再起動を指令する。

１０数値制御用ＣＰＵ
２０ＨＭＩ機能部
２２メモリ
２４ストレージ
２６外部インタフェース回路
２８表示回路
３０表示器
４０ＨＭＩ用ＣＰＵ
５０インタフェース領域
５２動作フラグ
６０マルチコアＣＰＵ
６２数値制御用ＣＰＵコア
６４ＨＭＩ用ＣＰＵコア
７０外部機器
８０再起動回路
１００数値制御装置
２００表示装置

Claims

数値制御を行うための数値制御用ＣＰＵと、
ＨＭＩ機能を実現するためのオペレーティングシステムおよびアプリケションソフトウェアを実行し、グラフィックデータの表示指令を出力するＨＭＩ用ＣＰＵと、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵからの表示指令により表示器に表示を行う表示回路と、
前記数値制御用ＣＰＵから前記ＨＭＩ用ＣＰＵを再起動させるための回路を有する数値制御装置において、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクの動作状況を監視する表示タスク監視手段と、
前記表示タスク監視手段により前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクの動作状況が異常であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて前記ＨＭＩ用ＣＰＵの再起動を行なう再起動手段と、
前記数値制御用ＣＰＵと前記ＨＭＩ用ＣＰＵの双方からアクセスできるインタフェース領域に実装される動作フラグを有し、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵは表示タスクが動作する毎に前記動作フラグをセットし、
前記表示タスク監視手段は、前記動作フラグの状態を定期的に監視し、前記動作フラグがセットされていれば前記動作フラグをクリアし、前記動作フラグが一定時間セットされていない場合に前記ＨＭＩ用ＣＰＵの表示タスクが停止したと判断する、
ことを特徴とする数値制御装置。
前記再起動手段は、前記数値制御用ＣＰＵからの指令により前記ＨＭＩ用ＣＰＵをリセットする、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
数値制御を行うための数値制御用ＣＰＵコアと、ＨＭＩ機能を実現するためのオペレーティングシステムおよびアプリケションソフトウェアを実行し、グラフィックデータの表示指令を出力するＨＭＩ用ＣＰＵコアと、を有するマルチコアＣＰＵと、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアからの表示指令により表示器に表示を行う表示回路と、
前記数値制御用ＣＰＵコアから前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアを再起動させるための回路を有する数値制御装置において、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクの動作状況を監視する表示タスク監視手段と、
前記表示タスク監視手段により前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクの動作状況が異常であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの再起動を行なう再起動手段と、
前記数値制御用ＣＰＵコアと前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの双方からアクセスできるインタフェース領域に実装される動作フラグを有し、
前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアは表示タスクが動作する毎に前記動作フラグをセットし、
前記表示タスク監視手段は、前記動作フラグの状態を定期的に監視し、前記動作フラグがセットされていれば前記動作フラグをクリアし、前記動作フラグが一定時間セットされていない場合に前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアの表示タスクが停止したと判断する、
ことを特徴とする数値制御装置。
前記再起動手段は、前記数値制御用ＣＰＵコアからの指令により前記ＨＭＩ用ＣＰＵコアをリセットする、
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。