JP6727063B2 - 分散制御装置及び分散制御システム - Google Patents
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Description
このような産業システムでは、近年、装置の小型化、設計・製造・保守の効率化のため、電子制御システムの省配線化が求められている。
省配線化のため、装置の電子システムにネットワークを用いた分散制御装置を適用する技術が、例えば、特許文献1に記載されるように知られている。
そして、特許文献1には、即時通信制御部は、通常通信制御部がパケットを送信中である場合、通常通信制御部による送信中のパケットをパケット記憶部に格納させた後、通常通信制御部に対しパケットの送信を中断させる旨記載されている。
そこで、本発明は、制御デバイスの応答性を損なうことなく、高い拡張性を可能とする分散制御装置及び分散制御システムを提供する。
また、本発明の分散制御システムは、(1)表示入力装置と、(2)制御シーケンスを統括する中央演算装置と、前記中央演算装置にデータ伝送路を介して接続され、通信制御を統括する親局装置と、少なくとも1つの制御デバイスに対し制御処理を実行する子局装置を複数有する分散制御装置であって、前記制御デバイスと前記子局装置にて構成される装置ユニットを備える装置モジュールと、(3)少なくとも子局装置を有する検体搬送モジュールを複数備え、前記親局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータをビット単位で受信すると共に下流側の子局装置へ通信路を介して前記シリアルデータを伝送し、受信された前記シリアルデータに対応するデータを前記親局装置へ通信路を介して伝送する第1の通信モードと、前記親局装置又は他の子局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータをパケット単位で受信し、その後下流側の子局装置へ通信路を介して伝送する第2の通信モードと、を切換えることを特徴とする。
例えば、分散制御装置の追加、変更を容易にしつつ、1つのネットワーク系統にて多くの制御デバイスを制御することが可能となり、モジュール化された産業装置の追加・変更工数を低減できる。具体的には、中央演算装置からの制御指令に対して、分散制御装置に接続される制御デバイスが即応できるため、既存の集中制御装置の中央演算装置との互換性を確保でき、分散制御装置を自動分析システム等の産業システムに適用する際の工数を削減できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
また、本明細書において、「自動分析システム」とは、モジュール化された少なくとも検体搬送機構を含む、生化学自動分析システム、免疫自動分析システム、並びに、生化学及び免疫分析の双方の分析を行うハイブリッドシステム等を含むものである。
同様に、本明細書において、「自動分析装置」とは、生化学自動分析装置、免疫自動分析装置、並びに、生化学及び免疫分析の双方の分析を行うハイブリッド分析装置を含むものである。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
自動分析システム(分散制御システム)10は、中央演算装置130から親局装置110へ制御指令を伝送し、親局装置110は、通信路140を介して各子局装置120に直接又は他の子局装置120を経由して制御指令を伝送する。そして各子局装置120は、受信した制御指令に基づいて、自身に接続される制御デバイス22を制御することで検体分析動作又は検体搬送動作を行う。
検体搬送モジュール12は、例えば、少なくとも、検体が収容された複数の検体容器を収容する検体ラックを、上述の装置モジュール20へ搬送する検体搬送機構(図示せず)、及び、上述の装置モジュール20の検体分注ポジションへ検体ラックを引き込む引き込みライン等である。
図2に示すように、親局装置110は、親局通信制御部210、パケット保持部211、データ伝送制御部212、通信判定部213、情報格納部214、及び、通信ポート215を備える。パケット保持部211は、通信ポート215を介して通信路140へ送受信するための一定量のデータ集合の単位であるパケットを保持する。データ伝送制御部212は、データ伝送路250を介して中央演算装置130に接続され、中央演算装置130とのデータ伝送を制御する。また、通信判定部213は、データ伝送制御部212及び親局通信制御部210に接続され、中央通信装置130からデータ伝送路250及びデータ伝送制御部212を介して転送される制御指令等のデータの通信方式を、自身に設定された内容に基づき判定する。ここで、自身に設定された内容とは、少なくとも、詳細後述する、第1の通信モードと第2の通信モードのうち何れの通信モードにて伝送すべきかを判定するための判定条件であって、例えば、各子局装置120に予め割り付けられたアドレス(アドレス空間)のうち、あるアドレスの範囲(アドレス空間内における特定の範囲)の子局装置120に対しては第1の通信モードで送信し、他のアドレス範囲(アドレス空間内における他の範囲)の子局装置120に対しては第2の通信モードで送信する等のアドレス空間等で定める条件である。情報格納部214は、データ伝送制御部212及び親局通信制御部210に接続され、パケットに含まれるネットワーク動作状態等の情報を所定の記憶領域に格納する。親局通信制御部210は、通信路140を介して子局装置120と通信するための通信ポート215、パケット保持部211、通信判定部213、情報格納部214、及びデータ伝送制御部212に接続され、通信ポート215及び通信路140を介した子局装置120との通信の制御処理を実行する。データ伝送制御部212、通信判定部213、及び、親局通信制御部210は、例えば、CPU等のプロセッサ、各種プログラムを格納するROM、及びプロセッサによる各種プログラムの実行過程におけるデータ等を一時的に格納するRAM等の記憶装置にて実現される。
また、中央演算装置130を構成する中央演算部230と、親局装置110のデータ伝送制御部212は、PCI(Peripheral Component Interconnect:登録商標)及びVME(VersaModule Eurocard:登録商標)等のバス形態や、USB(Universal Serial Bus)及びSPI(Serial Peripheral Interface)等のシリアル通信であるデータ伝送路250で接続されている。
分散制御装置100は、第1の通信モード及び第2の通信モードの2つの通信モード(通信方式)にてネットワーク上のデータ伝送を行う。なお、親局装置110から子局装置120の方向に通信路140を介して伝送される通信、及び、子局装置120内を上流通信ポート240から第1下流通信ポート241a及び/又は第2下流通信ポート241bの方向に転送される通信を、以下では下り通信と称する。また、子局装置120から親局装置110の方向に通信路140を介して伝送される通信、及び、子局装置120内を第1下流通信ポート241a及び/又は第2下流通信ポート241bから上流通信ポート240の方向に転送される通信を上り通信と称する。
次に、各子局装置120を構成する子局通制御部220の動作により、受信したパケットの宛先が自分宛てである子局装置120は、受信したパケットの内容に応じたパケットを上り通信として送信し、親局装置110を構成する親局通信制御部210にて全てのシリアルデータが受信される。
以上の一連のデータ伝送を第1の通信モードの1回分の通信単位とし、このとき、全ての子局装置120は、通信路140を介して伝送されるパケットのシリアルデータを1ビットずつ受信しながら、下り通信時には第1下流通信ポート241a及び/又は第2下流通信ポート241b、上り通信時には上流通信ポート240のそれぞれに接続される全ての子局装置120に対して、受信したシリアルデータを1ビット単位で受信すると同時に伝送する。
従って、このときの第2の通信モードは、子局装置120bを経由して子局装置120aから子局装置120cへパケットが伝送されることから、2回実行されたこととなる。
データ本体部300には、制御デバイス22からの出力データ、制御指令等の子局装置120に対する制御情報、或は通信状態等が搭載又は格納される。
パケット種別部301には、データ本体部300に搭載又は格納される上述の制御デバイス22からの出力データ或は制御情報等のデータ長又はビット長等が搭載又は格納されている。
識別番号部302には、親局装置110、各子局装置120に予め割り付けられた識別番号であるIDが搭載又は格納される。なお、IDに代えて、親局装置110、各子局装置120に予め割り付けられたアドレスを搭載又は格納するよう構成しても良い。また、識別番号部302には、少なくとも、シリアルデータとして伝送するパケットの送信元である親局装置110又は各子局装置120のID若しくはアドレス、及び、パケットの宛先である親局装置110又は各子局装置120のID若しくはアドレスが、搭載又は格納される。
通信モード切換情報部303には、当該パケットが第1の通信モードか第2の通信モードかを識別するためのフラグが格納され、例えば、フラグが「0」の場合は第1の通信モード、フラグが「1」の場合は第2の通信モードであることを示す。なお、フラグは1ビットで構成されるものに限られず、任意のビット数であっても良く、第1の通信モードか第2の通信モードかを識別可能であればいずれのビット数としても良い。
図4は、図2に示す分散制御装置100の通信状態の遷移を示す状態遷移図である。
まず、分散制御装置100は、電源未供給時には停止状態となり(ステータスS100)、電源投入のイベントが発生すると(イベントE110)、第2の通信モードの実行可能状態(ステータスS101)に遷移し、第2の通信モードが実行される。
なお、分散制御装置100は、いずれの状態(ステータスS101〜ステータスS103)においても、電源オフのイベントが発生すると(イベントE114)、停止状態(ステータスS100)に戻り、全ての通信が停止する。
また、ステップS305では、子局装置120を構成する子局通信制御部220は、ステップS301にて調停部222より転送される判定結果、すなわち、上流通信ポート240を介して受信されたシリアルデータが第1の通信モードでない旨の判定結果を受信し、第2の通信モードでの制御処理を実行する。そして、子局通信制御部220は、第2の通信モードでの通信完了後、処理を終了する。
ステップS315では、子局装置120を構成する子局通信制御部220は、上述のステップS304にて休止状態とした第2の通信モードの休止を解除し、第2の通信モードを実行可能な状態とし、処理を終了する。
図7に示すように、設定画面600は、通信設定部601、通信状態表示部602、ネットワーク状態表示部603、及び処理内容表示部604により構成される。
また、本実施例によれば、分散制御装置を構成する子局装置の追加、変更を容易にしつつ、各制御デバイスの制御に要する通信時間を短縮できるため、1つのネットワーク系統にて多くの制御デバイスの制御が可能となり、モジュール化された自動分析装置等の産業装置の追加・変更工数を低減できる。
また、本実施例によれば、第1の通信モードによって、中央演算装置130からの制御デバイス22の制御応答性を維持しつつ、比較例に示す既存の中央演算装置130のソフトウェア231では未実装であった分散制御装置100の状態情報の伝送が、第2の通信モードによって自動化されるため、既存の中央演算装置130に実装されるソフトウェア231との互換性を確保できるため、電子制御システムを集中制御装置700から、分散制御装置100に置き換える場合における工数を削減できる。
11・・・自動分析装置
12・・・検体搬送モジュール
13・・・表示入力装置
20・・・装置モジュール
21・・・装置ユニット
22・・・制御デバイス
100・・・分散制御装置
110・・・親局装置
120,120a,120b,120c,120d,120e・・・子局装置
130・・・中央演算装置
140・・・通信路
210・・・親局通信制御部
211・・・パケット保持部
212・・・データ伝送制御部
213・・・通信判定部
214・・・情報格納部
215・・・通信ポート
220・・・子局通信制御部
221・・・切換部
222・・・調停部
223・・・切換指示部
224・・・パケット保持部
225・・・デバイス制御部
226・・・デバイス接続部
230・・・中央演算部
231・・・ソフトウェア
232・・・表示入力用接続部
240・・・上流通信ポート
241・・・下流通信ポート
241a・・・第1下流通信ポート
241b・・・第2下流通信ポート
250・・・データ伝送路
300・・・データ本体部
301・・・パケット種別部
302・・・識別番号部
303・・・通信モード切換情報部
600・・・設定画面
601・・・通信設定部
602・・・通信状態表示部
603・・・ネットワーク状態表示部
604・・・処理内容表示部
700・・・集中制御装置
701・・・制御デバイス群
702・・・配線束
710・・・装置通信ポート
711・・・ユニット通信ポート
Claims (15)
- 通信制御を統括する親局装置と、少なくとも1つの制御デバイスに対し制御処理を実行する子局装置を複数備え、各子局装置は、
前記親局装置より通信路を介して伝送され、前記制御デバイスに対する制御指令を含むシリアルデータをビット単位で受信すると共に受信された前記シリアルデータの宛先が自身であるかの判断結果に応じて、
当該判断結果、他の子局装置が宛先の場合、下流側の他の子局装置へ通信路を介して前記シリアルデータを伝送し、
前記判断結果、自身が宛先の場合、受信された前記シリアルデータを前記制御デバイスへ伝送して、前記制御デバイスにより計測されるパラメータを含むシリアルデータを前記親局装置へ通信路を介して伝送する第1の通信モードと、
前記親局装置又は他の子局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータをパケット単位で受信し、その後下流側の子局装置へ通信路を介して伝送する第2の通信モードと、を切換えることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項1に記載の分散制御装置において、
前記親局装置は通信ポートを有し、
各子局装置は、上流通信ポートと、第1下流通信ポートと、第2下流通信ポートと、前記制御デバイスとの接続を可能とするデバイス接続部と、を備え、
一の子局装置は前記上流通信ポートを介して前記親局装置の通信ポートに通信路により接続され、前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して、他の子局装置の前記上流通信ポートに通信路により接続されると共に、前記デバイス接続部を介して前記制御デバイスに接続されることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項2に記載の分散制御装置において、
前記第1の通信モードは、
前記親局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータを前記上流通信ポートよりビット単位で受信すると共に、前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたシリアルデータをビット単位で前記他の子局装置へ伝送することを特徴とする分散制御装置。 - 請求項2に記載の分散制御装置において、
前記第2の通信モードは、
前記親局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータを前記上流通信ポートよりパケット単位で受信し、その後前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたパケットをシリアルデータとして他の子局装置へ伝送すると共に、前記受信されたパケットを前記上流通信ポートより通信路を介して前記親局装置へ伝送することを特徴とする分散制御装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の分散制御装置において、
制御シーケンスを統括する中央演算装置を備え、
前記中央演算装置はデータ伝送路を介して前記親局装置に接続され、
前記親局装置は、前記中央演算装置からのデータを、前記データ伝送路を介して受信し、受信されたデータを前記子局装置へ前記第1の通信モード及び前記第2の通信モードのうちいずれか一方の通信モードで伝送すべきかを判定するための判定条件を有する通信判定部を備えることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項5に記載の分散制御装置において、
前記親局装置は、
前記通信路を介して前記子局装置へシリアルデータとして伝送するためのパケットを保持するパケット保持部と、
前記通信ポートを介して受信されるパケットに含まれる、少なくともネットワークの動作状態を含む情報を格納する情報格納部と、
前記通信判定部による判定結果に基づき、少なくとも、パケットをシリアルデータとして、前記通信ポートを介して子局装置へ前記第1の通信モード又は前記第2の通信モードで伝送する親局通信制御部と、を備えることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項6に記載の分散制御装置において、
前記子局装置は、
前記上流通信ポートを介して受信されるシリアルデータが前記第1の通信モード及び前記第2の通信モードのうちいずれの通信モードであるかを判定する調停部と、
前記調停部による判定結果に基づき、前記上流通信ポートを介して受信されるシリアルデータを前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたシリアルデータをビット単位で前記他の子局装置へ伝送する第1の通信モードと、前記上流通信ポートを介して受信されるシリアルデータをパケット単位で受信し、その後前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたパケットをシリアルデータとして他の子局装置へ伝送する第2の通信モードと、を切換え制御する子局通信制御部と、を備えることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項7に記載の分散制御装置において、
前記子局通信制御部は、前記上流通信ポートよりビット単位で受信されるシリアルデータを1パケット分受信すると、当該パケットの宛先が自身を備える子局装置の場合、前記パラメータを含むシリアルデータを前記上流通信ポートより通信路を介して前記親局装置へ伝送する第1の通信モードを完了した後、一定時間経過後に第2の通信モードを実行可能な状態とすることを特徴とする分散制御装置。 - 請求項8に記載の分散制御装置において、
前記制御デバイスは、少なくとも、検体分注プローブを駆動するモータ、検体分注プローブの先端に取り付けられる分注ノズルによる吸引/吐出のためのシリンジポンプ、試薬分注プローブを駆動するモータ、試薬分注プローブの先端に取り付けられる分注ノズルによる吸引/吐出のためのシリンジポンプ、反応容器内の検体又は試薬が混合された検体の液面を検知する液面検知センサ、反応ディスク内の恒温槽の温度を検出する温度センサ、及び試薬ディスク又は反応ディスクをステップ的に回転駆動するステッピングモータのうち、いずれか一つであることを特徴とする分散制御装置。 - 表示入力装置と、
制御シーケンスを統括する中央演算装置と、前記中央演算装置にデータ伝送路を介して接続され、通信制御を統括する親局装置と、少なくとも1つの制御デバイスに対し制御処理を実行する子局装置を複数有する分散制御装置であって、前記制御デバイスと前記子局装置にて構成される装置ユニットを備える装置モジュールと、
少なくとも子局装置を有する検体搬送モジュールを複数備え、
各子局装置は、
前記親局装置より通信路を介して伝送され、前記制御デバイスに対する制御指令を含むシリアルデータをビット単位で受信すると共に受信された前記シリアルデータの宛先が自身であるかの判断結果に応じて、
当該判断結果、他の子局装置が宛先の場合、下流側の子局装置へ通信路を介して前記シリアルデータを伝送し、
前記判断結果、自身が宛先の場合、受信された前記シリアルデータを前記制御デバイスへ伝送して、前記制御デバイスにより計測されるパラメータを含むシリアルデータを前記親局装置へ通信路を介して伝送する第1の通信モードと、
前記親局装置又は他の子局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータをパケット単位で受信し、その後下流側の子局装置へ通信路を介して伝送する第2の通信モードと、を切換えることを特徴とする分散制御システム。 - 請求項10に記載の分散制御システムにおいて、
前記親局装置は通信ポートを有し、
各子局装置は、上流通信ポートと、第1下流通信ポートと、第2下流通信ポートと、前記制御デバイスとの接続を可能とするデバイス接続部と、を備え、
一の子局装置は前記上流通信ポートを介して前記親局装置の通信ポートに通信路により接続され、前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して、他の子局装置の前記上流通信ポートに通信路により接続されると共に、前記デバイス接続部を介して前記制御デバイスに接続されることを特徴とする分散制御システム。 - 請求項11に記載の分散制御システムにおいて、
前記第1の通信モードは、
前記親局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータを前記上流通信ポートよりビット単位で受信すると共に、前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたシリアルデータをビット単位で前記他の子局装置へ伝送することを特徴とする分散制御システム。 - 請求項11に記載の分散制御システムにおいて、
前記第2の通信モードは、
前記親局装置より通信路を介して伝送されるシリアルデータを前記上流通信ポートよりパケット単位で受信し、その後前記第1下流通信ポート及び/又は前記第2下流通信ポートを介して受信されたパケットをシリアルデータとして他の子局装置へ伝送すると共に、前記受信されたパケットを前記上流通信ポートより通信路を介して前記親局装置へ伝送することを特徴とする分散制御システム。 - 請求項12又は請求項13に記載の分散制御システムにおいて、
前記親局装置は、前記中央演算装置からのデータを、前記データ伝送路を介して受信し、受信されたデータを前記子局装置へ前記第1の通信モード及び前記第2の通信モードのうちいずれか一方の通信モードで伝送すべきかを判定するための判定条件を有する通信判定部を備えることを特徴とする分散制御システム。 - 請求項14に記載の分散制御システムにおいて、
前記表示入力装置は、
少なくとも、各子局装置のアドレスと、子局装置毎に前記第1の通信モード又は前記第2の通信モードを通信制御情報として設定可能とする通信設定部と、
少なくとも、前記各子局装置に割り付けられたIDと、前記各子局装置の通信状態を表示する通信状態表示部と、
少なくとも、前記各子局装置の接続状態及び通信状態、並びに前記通信路の接続状態及び通信状態をシンボルにて表示するネットワーク状態表示部と、を備え、
前記通信設定部により設定された前記各子局装置のアドレスと対応する前記通信制御情報とを、前記通信判定部に判定条件として設定することを特徴とする分散制御システム。
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