JP6151655B2

JP6151655B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP6151655B2
Application number: JP2014047860A
Authority: JP
Inventors: 洋志沖田
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: US9483045B2; CN104914784A; JP2015172816A; DE102015002717B4; DE102015002717A1; US20150261205A1

Description

本発明は数値制御装置に関する。特に、本発明はデバイスやメモリへのアクセス時の異常の種類に応じて、アラーム報知の方法を変更することが可能な数値制御装置に関する。

工作機械を制御するために使用される数値制御装置（ＣＮＣ）は、演算を行うための中央処理装置（ＣＰＵ）、ＯＳなどが格納されているメモリ、メモリを制御するメモリ制御回路、軸を制御する軸制御回路、表示を行う表示制御回路などで構成されている。

図５は、一般的な数値制御装置の構成を示しており、数値制御装置１０内に、ＣＰＵ２０、バスを制御するバス制御回路３０、軸を制御する軸制御回路４０、表示装置を制御する表示制御回路５０、メモリ７０、メモリ７０制御用のメモリ制御回路６０が設けられており、メモリ７０内には、メモリのデータ異常検出用データ８０（パリティデータやＥＣＣ）が格納されている。また、軸制御回路４０、表示制御回路５０、メモリ制御回路６０、メモリ７０は互いにバス９０で接続されており、バス９０を制御するためのバス制御回路３０が設けられている。さらに、ＣＰＵ２０とバス９０とは図示しないバス接続回路によって接続されている。

図６は、このように構成された数値制御装置１０において、軸制御処理中の信号のやりとりを示している。ＣＰＵ２０とバス制御回路３０との間で信号のやりとりをして、バス制御回路３０からメモリ制御回路６０を通じてメモリ７０内のデータを取得し、軸制御回路４０を通じて図示しない軸を制御している。
図７は、表示装置の制御処理中の信号のやりとりを示している。ＣＰＵ２０とバス制御回路３０との間で信号のやりとりをして、バス制御回路３０からメモリ制御回路６０を通じてメモリ７０内のデータを取得し、表示制御回路５０を通じて図示しない表示装置を制御している。

ここで、メモリ７０内のデータ異常検出用データ８０は、メモリ制御回路６０で監視している。メモリ制御回路６０によって、万が一メモリ７０内のデータに異常が検出された場合には、メモリ制御回路６０はＣＰＵに対してアラームを送出する。図８は、そのときのメモリ７０のデータ異常時の処理を示している。図７に示した状態と同様に、表示制御処理を行っているときに、外乱等によるデータの乱れが発生すると、メモリ制御回路６０によってデータの異常を検出し、メモリ制御回路６０からＣＰＵ２０にアラームを送出する。アラームを受信したＣＰＵ２０は処理を停止する。

また、メモリやデバイスにアクセスするためのバス９０にもメモリ７０と同様にデータの異常検出用データが付加されており、各制御回路は受け取ったデータの異常を監視して、万が一データに異常が検出された場合には、各制御回路はＣＰＵ２０に対してアラームを送出する。そして、アラームを受信したＣＰＵ２０は処理を停止する。

さらに、バス制御回路３０はバス９０のサイクルタイムを監視する機能を有しており、各制御回路へのアクセスに対して応答がないなどの異常が検出された場合にも、ＣＰＵ２０に対してアラームを送出する。図９はそのときの様子を示しており、表示装置の制御処理中に、バス９０に対して外乱によるサイクルの乱れが発生すると、バス制御回路３０においてサイクルの異常を検出し、バス制御回路３０からＣＰＵ２０へアラームを送出する。そして、アラームを受信したＣＰＵ２０は処理を停止する。

また、各制御回路はそれぞれバス９０のデータをチェックする機能を有しており、バス９０から受け取ったデータに異常を検出すると、制御回路はＣＰＵ２０に対してアラームを送出する。図１０は、そのときの様子を示しており、表示装置の制御処理中に、バス９０に対して外乱によるデータの乱れが発生すると、表示制御回路５０においてデータの異常を検出し、表示制御回路５０からＣＰＵ２０へアラームを送出する。そして、アラームを受信したＣＰＵ２０は処理を停止する。

このように、一般的な工作機械においては、各制御回路からＣＰＵ２０に対してアラームが送出されると、処理を停止する。これは、誤動作によって軸が想定外の動作をすると、機械の破損や事故が発生する可能性があるため、安全を考慮して行っているものである。

特許文献１には、ＰＬＣ用ＣＰＵモジュールにおいて運転状態のステータスを判定し、異常状態を検知した場合にＰＬＣ用ＣＰＵモジュールを停止し、その後異常が一過性の異常であったと判定された場合には、ＰＬＣ用ＣＰＵモジュールを再起動する再起動手段を備える技術が開示されている。

特開２００９−１０４２４６号公報

従来技術においては、どのような異常が発生した場合であっても、いずれかの制御回路からＣＰＵ２０に対してアラームが送出されて処理が停止される。ここで、数値制御装置を使用した工作機械において、処理が途中で停止した場合、再起動などで時間のロスが発生する。また、加工中に処理が停止した場合は、加工面に停止の影響が出ることがあり、材料の損失が発生することがある。特に金型などの加工においては、１つの加工に数時間を要するものもあり、加工が途中で停止した場合、時間的な損失も大きくなることがある。

特許文献１に開示される技術においても、異常が一過性の異常であったと判断された場合には、ＰＬＣ用ＣＰＵモジュールを再起動する技術が開示されているが、異常が発生した場合にはいったん停止をするために、従来技術と同様に、処理の停止による時間のロスや材料の損失が発生するおそれがある。

そこで本発明は、異常による処理の停止の発生確率を下げることができる数値制御装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、中央処理装置（ＣＰＵ）と、メモリと、該メモリを制御するメモリ制御回路と、軸を制御するための軸制御回路と、表示を制御するための表示制御回路と、システムバスと、該システムバスを制御するバス制御回路と、予めアラームマスク情報が設定された判断部とを有し、前記システムバスは、前記メモリ制御回路と前記軸制御回路と前記表示制御回路と前記バス制御回路とを互いに接続した数値制御装置であって、前記判断部は、データまたはバスサイクルの異常の検出による、前記メモリ制御回路、前記軸制御回路、前記表示制御回路又は前記バス制御回路の何れかの制御回路から出力されるアラーム要因情報と、前記アラームマスク情報とを比較し、その比較結果に応じてアラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクする処理を行い、前記表示制御回路による表示処理中に、前記表示処理において発生したデータの異常又は前記バスのサイクルの異常のいずれかが発生した場合、前記判断部はアラームを前記中央処理装置に送出せず、前記表示制御回路は画面の再表示の処理を行うことを特徴とする数値制御装置が提供される。

請求項１に係る発明では、予め判断部にアラームマスク情報を設定しておき、各制御回路から発生するアラーム要因情報と比較して、アラームを中央処理装置に送出しないようにすることで、アラーム要因情報の種類に応じて、処理を停止させる必要がない場合には、アラームを中央処理装置に送出しないようにすることによって、異常による処理の停止の発生確率を下げることが可能となる。
また、表示制御回路による表示処理中に異常が発生した場合に、画面の再表示の処理を行うことによって、重要なメッセージなどの表示にあたって、確実に表示を行うことが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、前記判断部は、前記制御回路から出力される前記アラーム要因情報を記録するためのメモリを有し、該メモリに記録されたアラーム要因情報に基づいて、異常発生の連続性を判断し、その判断結果に応じてアラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクする処理を行うことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置が提供される。

請求項２に係る発明では、アラーム要因情報を判断部内のメモリに記録しておくことによって、異常発生の連続性を判断する。これにより、例えば一度の発生では処理の停止を行う必要がない程度の異常であっても、連続して発生した場合にはアラームを中央処理装置に送出して処理を停止させることによって、より適切に異常による処理の継続または停止の判断を行うことが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、前記判断部が、アラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクした際に、前記表示制御回路は前記アラームをマスクした旨を画面に表示させることを特徴とする請求項１記載の数値制御装置が提供される。
請求項３に係る発明では、判断部がアラームを中央処理装置に送出しないようにマスクした際に、その旨を画面に表示させるようにすることによって、処理は継続して行われているものの異常が生じたということを作業者に報知することが可能となる。

本発明により、異常による処理の停止の発生確率を下げることができる数値制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態における数値制御装置の構成を示した図である。本実施形態において、メモリのデータを読み込んだ際にメモリ制御回路がデータの異常を検出した場合の処理を示した図である。本実施形態において、同じサイクルの異常が連続して発生した場合の処理を示した図である。アラーム発生時の表示装置における再表示処理の例を示した図である。一般的な数値制御装置の構成を示した図である。数値制御装置における軸制御処理中の信号のやりとりを示した図である。数値制御装置における表示制御処理中の信号のやりとりを示した図である。数値制御装置におけるメモリのデータ異常時の処理を示した図である。表示制御回路における表示制御回路における表示装置の制御処理中にサイクル異常が発生した場合の処理を示した図である。表示制御回路における表示制御回路における表示装置の制御処理中にデータ異常が発生した場合の処理を示した図である。

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態における数値制御装置１０の構成を示した図である。従来技術と同様の箇所については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態においては、判断回路１００を備えている。判断回路１００内には、アラームマスク情報メモリ１１０と、アラーム要因情報メモリ１４０と、比較回路１５０と、アラームマスク回路１６０とを備えている。アラームマスク情報メモリ１１０には、予めアラームを無視するサイクルのアドレスやデータ、リード・ライトの情報、異常（エラー）の内容を設定しておく。アラーム要因情報メモリ１４０には、各制御回路から発生したアラーム要因情報（アドレス、リード・ライト、エラー情報）が記憶される。

バス制御回路３０、軸制御回路４０、表示制御回路５０、メモリ制御回路６０等の各制御回路においては、メモリ７０の異常、バス９０のデータの異常、バス９０のサイクル異常を検出した際にその異常のアラーム要因情報とアラームとを判断回路１００に送出する。判断回路１００においては、アラーム要因情報は比較回路１５０に入力され、アラームはアラームマスク回路１６０に入力される。また、アラーム要因情報はアラーム要因情報メモリ１４０に格納される。

比較回路１５０は、アラームマスク情報メモリ１１０に格納された予めアラームを無視するサイクルのアドレスやデータ、リード・ライトの情報、エラーの内容と、各制御回路から送信されるアラーム要因情報とを比較する。そして、アラームマスク情報メモリ１１０に格納された情報と、各制御回路から送信されるアラーム要因情報とが一致した場合には、比較回路１５０からアラームマスク回路１６０に対してアラームマスク信号を送信する。

アラームマスク回路１６０は、比較回路１５０から送信されるアラームマスク信号と、各制御回路から送信されるアラームの信号とで論理計算を行い、アラームマスク信号が出ている場合には、各制御回路から送信されるアラームの信号をＣＰＵ２０に送信しないようにマスク処理を行う。

また、比較回路１５０は、アラーム要因情報メモリ１４０に記録されたアラーム要因情報が連続して記録されているかどうかについても判断し、所定の回数連続して記録された場合についても、アラームマスク信号をアラームマスク回路１６０に送信して、各制御回路から送信されるアラームの信号をＣＰＵ２０に送信しないようにマスク処理を行う。

ここで、工作機械では、誤動作により軸が想定外の動作をすると、工作機械の破損や事故が発生する可能性がある。そのため、軸の制御に異常が生じた時には安全を考慮すると処理を停止する必要がある。
一方、メモリ７０の異常や、バス９０のデータの異常、バス９０のサイクルの異常が発生した場合には、それらの異常が軸制御処理に関係するものであれば、そのまま処理を続けると軸が想定外の動きをする可能性があるため、制御を停止する必要がある。
しかしながら、それらの異常が例えば表示処理に関係するものであれば、仮に異常があったとしても軸の動作に影響を与えるわけではないため、軸が想定外の動作をして工作機械の破損や事故が発生するおそれはない。

これらを踏まえて、アラームマスク情報メモリ１１０に格納する情報としては、軸の制御に直接関係しない処理を格納しておく。格納する情報として位置情報を例とする。位置表示の処理では、ＣＰＵ２０はメモリ７０に格納されている位置情報のデータを読み出し、これを表示用のデータに変換して、表示制御回路５０に対して変換したデータの書き込みを行う。この一連の動作は、仮に外乱により一時的にデータやサイクルが乱れたとしても、軸の制御に直接は関係しない。

そのため、アラームマスク情報メモリ１１０に格納する情報としては、以下のような情報が設定される。
・位置情報をメモリから読み込むためのリードサイクルで発生したデータの単発異常
・位置情報をメモリから読み込むためのリードサイクルで発生したサイクルの単発異常
・変換した表示データを表示回路に書き込むライトサイクルで発生したデータの単発異常
・変換した表示データを表示回路に書き込むライトサイクルで発生したサイクルの単発異常

図２は、メモリのデータを読み込んだ際にメモリ制御回路６０がデータの異常を検出した場合の処理を示した図である。ＣＰＵ２０からのコマンドにより、メモリ制御回路６０がメモリ７０に対してリードサイクルを起こす。その際に、メモリ７０から読み込んだデータが外乱により乱れることがある。データの外乱の乱れは、メモリ制御回路６０によるデータ異常検出用データ８０の検出により、データの異常を検出する。

データの異常を検出したメモリ制御回路６０は、判断回路１００にアラームと、アドレス、データ、リード・ライトの情報、異常の内容などのアラーム要因情報を送出する。判断回路６０では、アラームマスク回路１６０においてアラームを受信し、比較回路１５０においてアラーム要因情報を受信する。

次に、判断回路１００では、アラーム要因情報メモリ１４０にアラーム要因情報を書き込み、比較回路１５０において、予めアラームマスク情報メモリ１１０に設定してあるアラーム無視可能な条件とアラーム要因情報を比較する。そして、両者が一致すれば、アラーム要因情報がアラーム無視可能であるものとして、アラームマスク回路１６０に対してアラームマスク信号を出力する。そして、アラームマスク回路１６０は、比較回路１５０から送信されたアラームマスク信号に基づき、ＣＰＵ２０へのアラームをマスクする。そして、ＣＰＵ２０は処理を停止することなく処理を続行する。

図３は、同じアドレス、同じサイクルの異常が連続して発生した場合の処理の例を示した図である。図２の場合と同様に、ＣＰＵ２０からのコマンドにより、メモリ制御回路６０がメモリ７０に対してリードサイクルを起こす。その際に、メモリ７０から読み込んだデータが外乱により乱れることがある。データの外乱の乱れは、メモリ制御回路６０によるデータ異常検出用データ８０の検出により、データの異常を検出する。

データの異常を検出したメモリ制御回路６０は、判断回路１００にアラームと、アドレス、データ、リード・ライトの情報、異常の内容などのアラーム要因情報を送出する。判断回路１００では、アラームマスク回路１６０においてアラームを受信し、比較回路１５０においてアラーム要因情報を受信する。

次に、判断回路１００では、アラーム要因情報メモリ１４０にアラーム要因情報を書き込む。比較回路１５０においては、アラーム要因情報メモリ１４０に記憶されたアラーム情報を判断し、同一アドレスで同じエラーが連続して発生したと判断した場合、アラームマスク回路１６０を通じてアラームをＣＰＵ２０に送出し、処理を停止させる。

処理を停止させるまでの連続回数の設定については、エラーの種類に応じて適宜変更して設定することが可能である。一例として、データにおける異常においては、ビットの漏れに過ぎない場合などは許容する連続回数を多く取ってもよいが、バス制御回路３０においてバス９０のサイクルタイムを監視する際に、各制御回路へのアクセスに対して応答がない場合などは、２回など少ない回数でアラームをＣＰＵ２０に送出して処理を停止させるようにすることが望ましい。

なお、図２及び図３においては、メモリ制御回路６０からのアラーム要因情報を判断回路１００に送信する例で説明しているが、これらは一例であって、他のバス制御回路３０、軸制御回路４０、表示制御回路５０からのアラーム要因情報についても同様に判断回路１００に送信される。これらの他の制御回路からのアラーム要因情報の送信、及び、判断回路１００内での処理については、メモリ制御回路６０からのアラーム要因情報の送信の場合と同様であるため説明は省略する。

また、本実施形態においては、アラームマスク情報メモリ１１０に、アラームをマスクする情報を予め格納しておき、各制御回路から発生したアラーム要因情報が、設定されたアラームをマスクする情報と一致した場合に、アラームマスク回路１６０によって、ＣＰＵ２０へのアラームの送出をマスクするようにしているが、逆にアラームマスク情報メモリ１１０にアラームをマスクしないでＣＰＵ２０に送出する情報を設定しておき、各制御回路から発生したアラーム要因情報が、設定されたアラームをマスクしない情報と一致しない場合に、アラームマスク回路１６０によってＣＰＵ２０へのアラームの送出をマスクするように構成することもできる。

次に、アラーム発生時の再表示処理について説明する。図４は、表示処理中にアラームが発生した際の、表示装置における処理の例を示した図である。
表示処理はサイクリックに行われており、定期的に画面が更新されるため、仮に一時的にデータが乱れても、画面が一時的に乱れるだけで、画面が更新されれば乱れも復旧するが、重要なメッセージの表示などについては確実に表示を行う必要がある場合がある。

図４に示されているように、表示装置における表示処理中の異常がない場合には、ＣＰＵ２０は表示処理をサイクリックに繰り返す。表示処理中に異常が発生してアラームが発生した場合には再表示処理に移行する。再表示処理においては、再表示処理が完了するまで再表示処理をサイクリックに繰り返し、画面全体の再表示が完了後に表示処理に戻る。これらの処理は、工作機械の処理を停止することなく行われる。

１０数値制御装置
２０ＣＰＵ
３０バス制御回路
４０軸制御回路
５０表示制御回路
６０メモリ制御回路
７０メモリ
８０データ異常検出用データ
９０バス
１００判断回路
１１０アラームマスク情報メモリ
１４０アラーム要因情報メモリ
１５０比較回路
１６０アラームマスク回路

Claims

中央処理装置（ＣＰＵ）と、メモリと、該メモリを制御するメモリ制御回路と、軸を制御するための軸制御回路と、表示を制御するための表示制御回路と、システムバスと、該システムバスを制御するバス制御回路と、予めアラームマスク情報が設定された判断部とを有し、
前記システムバスは、前記メモリ制御回路と前記軸制御回路と前記表示制御回路と前記バス制御回路とを互いに接続した数値制御装置であって、
前記判断部は、
データまたはバスサイクルの異常の検出による、前記メモリ制御回路、前記軸制御回路、前記表示制御回路又は前記バス制御回路の何れかの制御回路から出力されるアラーム要因情報と、前記アラームマスク情報とを比較し、その比較結果に応じてアラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクする処理を行い、
前記表示制御回路による表示処理中に、前記表示処理において発生したデータの異常又は前記バスのサイクルの異常のいずれかが発生した場合、前記判断部はアラームを前記中央処理装置に送出せず、前記表示制御回路は画面の再表示の処理を行う
ことを特徴とする数値制御装置。
前記判断部は、
前記制御回路から出力される前記アラーム要因情報を記録するためのメモリを有し、
該メモリに記録されたアラーム要因情報に基づいて、異常発生の連続性を判断し、その判断結果に応じてアラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクする処理を行うことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
前記判断部が、アラームを前記中央処理装置に送出しないようにマスクした際に、前記表示制御回路は前記アラームをマスクした旨を画面に表示させる
ことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。