JP7221463B1 - 制御システム及びプログラマブルロジックコントローラ - Google Patents

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Abstract

カメラ(20)とPLC(10)が制御ネットワークで接続された制御システム(1)であって、カメラ(20)は第1の同期カウンタを備え、PLC(10)は第2の同期カウンタを備え、制御ネットワークは、カメラ(20)とPLC(10)の間で複数回以上の伝送遅延時間を計測することで高精度に第1及び第2の同期カウンタを定期的繰り返し同期させ、カメラ(20)は撮像時の第1の同期カウンタのカウント値を撮像画像に付加して制御ネットワークを経由してPLC(10)に転送し、PLC(10)は第2の同期カウンタのカウント値とともに、内部のデータ又は接続された制御対象のデータ、第1の同期カウンタのカウント値及び画像データをPLC(10)内の記憶装置に記憶する。

Description

本開示は、制御システム及びプログラマブルロジックコントローラに関する。
FA(Factory Automation)の分野において、PLC(Programmable Logic Controller:プログラマブルロジックコントローラ)が記録したログと、撮像装置により撮像された生産設備の動画像とを用いて、生産設備に生じるトラブルの原因究明を行うことがある。例えば、生産設備が異常な動作をした際に、その異常な操作についての動画像と、動画像に付された時刻におけるログとを照合して、その異常な操作の原因を究明することがある。なお、動画像に付された時刻として、例えば撮像装置により動画像の各フレームが撮像された時刻、PLCにより動画像の各フレームのデータが取得された時刻などが考えられる。
ここで、原因究明の際に、動画像に付された時刻と、ログの記録時刻との間に不整合があると、原因究明に支障が生じる可能性があるため、動画像に付された時刻とログの記録時刻とを整合させる技術が必要とされている。
特許文献1には、撮像装置であるカメラとPLCとを専用の低遅延な撮像トリガラインにて接続することにより、動画像に付された時刻とログの記録時刻とを精度良く同期させる技術が示されている。特許文献1に記載の技術により、動画像に付された時刻とログの記録時刻とを整合させることができる。
特開2020-134985号公報
特許文献1に記載の技術では、カメラとPLCとを専用の低遅延な撮像トリガラインにて接続する必要がある。そのため、カメラについては、ネットワークカメラ、Webカメラ等の一般的に普及しているカメラを採用することができず、撮像トリガラインに対応した専用の撮像装置を用意する必要がある。さらに、専用の低遅延な撮像トリガラインが必要な点で、遠距離からの監視に制約がかかる。
本開示の目的は、上記の事情に鑑み、カメラとPLCとを専用の低遅延な撮像トリガラインにて接続することなく、動画像に付された時刻とPLCが記録したログの記録時刻とを整合できることを目的とする。
上記の目的を達成するため、本開示に係る制御システムは、
カメラとプログラマブルロジックコントローラが制御ネットワークで接続された制御システムであって、
前記カメラは、第1の同期カウンタを備え、
前記プログラマブルロジックコントローラは、第2の同期カウンタを備え、
前記制御ネットワークは、最長通信遅延時間を確保する仕組みを持ち、前記カメラと前記プログラマブルロジックコントローラの間で複数回以上の伝送遅延時間を計測することで高精度に前記第1及び第2の同期カウンタを定期的繰り返し同期させ、
前記カメラは、撮像時の前記第1の同期カウンタのカウント値を撮像画像に付加して前記制御ネットワークを経由して前記プログラマブルロジックコントローラに転送し、
前記プログラマブルロジックコントローラは、前記第2の同期カウンタのカウント値とともに、内部のデータ又は接続された制御対象のデータ、前記第1の同期カウンタのカウント値及び前記撮像画像を、前記プログラマブルロジックコントローラ内の記憶装置に記憶する。
本開示によれば、カメラとPLCとを専用の低遅延な撮像トリガラインにて接続することなく、動画像に付された時刻とPLCが記録したログの記録時刻とを整合できる。
本開示の実施の形態に係る制御システムの全体構成を示す図 本開示の実施の形態に係る制御システムにおいて回避すべき動画像の不整合を説明する図 本開示の実施の形態に係る伝送路遅延計測による同期方式を説明する図 本開示の実施の形態に係るPLCの構成を示す図 本開示の実施の形態に係るカメラの構成を示す図 本開示の実施の形態に係る動画像管理装置の構成を示す図 本開示の実施の形態に係る撮像タイミングを説明する図 本開示の実施の形態に係る撮像タイミングの他の例を説明する図 本開示の実施の形態に係る制御ネットワークにおける制御データの配列を示す図 本開示の実施の形態に係る制御通信用帯域と情報通信用帯域が時分割で分割されていることを示す図 本開示の実施の形態に係るカメラのシャッタのタイミング制御を説明する図
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態に係る制御システムを説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。
図1に示す制御システム1は、例えば生産設備が設置された生産現場に設けられる。制御システム1は、PLC10とカメラ20と動画像管理装置30とを備える。後述するとおり、制御システム1によれば、カメラ20により撮像された生産設備の動画像に付された時刻と、PLC10が記録したログの記録時刻とを整合させることができる。
PLC10と、そのPLC10により動作が制御される制御対象の機器とは、制御ネットワークにより接続される産業用ネットワークを構築する。産業用ネットワークでは、リアルタイム性が要求されるFA機器間をイーサネット(登録商標)で接続し、制御する。イーサネットをベースとした産業用ネットワークとして、CC-Link IE Field(登録商標)、CC-Link IE TSN(登録商標)等が用いられる。
PLC10と動画像管理装置30とは、イーサネット通信ケーブルにより通信可能に接続されている。同様にPLC10とカメラ20とは、イーサネット通信ケーブルにより通信可能に接続されて、制御ネットワークに接続される。
カメラ20は、生産設備を一定時間間隔にて継続的に撮像する。カメラ20は、生産設備を継続的に撮像して得られた動画像を示す動画像データをPLC10に送信する。図1ではカメラ20を1つのみ示しているが、カメラ20は複数存在してもよい。
PLC10は、プログラマブルロジックコントローラである。PLC10には、カメラ20及び動画像管理装置30のほか、図示しないセンサ、アクチュエータ等が接続されている。PLC10は、カメラ20により撮像された動画像を示す動画像データをカメラ20から取得する。後述するとおり、PLC10は、自身の動作に関するログを記録する。また、後述するとおり、PLC10は、取得した動画像データを保存する。
動画像管理装置30は、PLC10が記録したログと、PLC10が保存した動画像データとを読み出し、ログと動画像とを連動再生する。連動再生とは、動画像を再生する際に、現在再生対象となっている時刻におけるログを動画像とともに表示することをいう。この連動再生により、例えばユーザは、ログが異常を示すデータを記録した時刻において生産設備がどのような状態になっていたのかを、連動再生していた動画像を見ることにより確認できる。また、逆に、ユーザは、動画像において生産設備に異常が発生していることを発見したときに、連動再生していたログを見て、異常が発生した時刻においてログがどのようなデータを記録しているかを確認することができる。
次に、図2を参照しながら、制御システム1において回避すべき動画像の不整合を説明する。
まず、「撮像時」の段について説明する。「撮像時」の段においては、カメラ20が一定時間間隔にて生産設備を撮像し連続的に撮像画像を得ていることが示されている。「時刻」の軸に刻まれている各縦棒が、それぞれ1枚の撮像画像、つまり動画像における1フレームを示す。「撮像時」の段においては、縦棒が一定間隔にて並べられているため、動画像の各フレームが一定時間間隔で得られていることが示されている。カメラ20は、各フレームが得られ次第、各フレームを示す画像データをPLC10に送信する。
しかし、カメラ20の撮像時には一定時間間隔で得られていた各フレームは、ジッタの発生によりPLC10が受信する際には必ずしも一定時間間隔にて受信できるとは限らない。また、カメラ20にて使用されるクロック素子とPLC10にて使用されるクロック素子とが異なりクロック差が生じることから、カメラ20の撮像時におけるフレーム間の時間間隔と、PLC10の受信時におけるフレーム間の時間間隔とが等しくならないことがある。また、カメラ20とPLC10とは汎用的な通信ケーブルにて接続されていることから、各フレームの送信にあたりレイテンシも生じる。
以上の事情から、カメラ20が各フレームを撮像した時刻と、PLC10が各フレームを示す画像データを受信した時刻とは、一般的には一致しない。そのため、PLC10が各フレームを受信した時刻に基づいて動画像とログとを対応付けようとしても、各フレームに対応付けられた時刻とログに対応付けられた時刻とが現実には一致せず、不整合が生じてしまう。以下、不整合の原因となるクロック差、ジッタ、レイテンシについて詳細に説明する。
まず、クロック差について説明する。図2に示す「クロック差発生時」の段は、「ジッタ」及び「レイテンシ」は発生せず、「クロック差」のみ発生している場合における、PLC10の受信時におけるフレーム間隔を示す。「クロック差発生時」の段において、各フレームの間隔は一定であるものの、クロック差を原因としてフレーム間隔が「撮像時」のものと異なっている。例えば「クロック差発生時」の段には、撮像時における7フレーム分の時間と、受信時における7フレーム分の時間とを比較して受信時における7フレーム分の時間のほうが長いことが示されている。そのため、受信時における時刻は撮像時における時刻と一致せず、動画像とログとを対応付ける際に不整合が生じうる。
次に、ジッタについて説明する。図2に示す「ジッタ発生時」の段は、「クロック差」及び「レイテンシ」は発生せず、「ジッタ」のみ発生している場合における、PLC10の受信時におけるフレーム間隔を示す。「ジッタ発生時」の段に示すとおり、ジッタにより受信時におけるフレーム間隔が一定とならず、揺らぎが生じている。そのため、受信時における時刻は撮像時における時刻と一致せず、動画像とログとを対応付ける際に不整合が生じうる。
そして、レイテンシについて説明する。図2に示す「レイテンシ」の段は、「クロック差」及び「ジッタ」は発生せず、「レイテンシ」のみ発生している場合における、PLC10の受信時におけるフレーム間隔を示す。「レイテンシ」の段においては、フレーム間隔は一定かつ撮像時と等しい間隔であるものの、各フレームの受信時刻が撮像時よりも遅れている。この「遅れ」、つまりレイテンシは、例えば通信ケーブル、通信インタフェースに起因する遅延により生じる。そのため、受信時における時刻は撮像時における時刻と一致せず、動画像とログとを対応付ける際に不整合が生じうる。なお、レイテンシは、通信ケーブル、通信インタフェース等に起因することから、概ね一定であることが期待できる。
図2の各段においては、「クロック差」「ジッタ」「レイテンシ」のいずれか1つのみが発生するものとして説明したが、一般的には、これら3つの全てが生じる。そのため、これら3つに対応して不整合を解消する必要がある。
PLC10は、一般的に機械制御に活用される。センサからの検出信号に基づく機械制御は応答性が重要視される。センサとしては、赤外線センサ、磁気センサ等が含まれ、カメラシステムも該当する。これに対して、加工制御においては、多軸のアクチュエータに対して同期して動作させることが重要となる場合が多く存在する。
このため、CC-Link IE Field、CC-Link IE TSN等の制御ネットワークでは同期性を担保するために、H/W機器にて一定以上の定時性を実現しつつ、統計的に伝送路遅延計測を行い、μ秒精度で機器間のタイミングを合わせる仕組みを持っている。
伝送路遅延計測は、マスタからスレーブまでの伝送路遅延測定値を利用して、より高精度の同期を実現する方式である。
図3に伝送路遅延計測による同期方式を示す。伝送路遅延計測方式では、同期ポイントで同期を行う。マスタ40から送信された伝送制御(MyStatus)フレームは距離が離れるにつれて遅延が生じる。マスタ40は、各スレーブ50、60、70から応答信号を受信したマスタ時刻から各スレーブ50、60、70における伝送遅延時間を算出し、各スレーブ50、60、70に送信する。同期ポイントは、マスタ40が伝送制御(MyStatus)フレームを送信してから一定時間(Tsync)経過後の時刻である。各スレーブ50、60、70は、伝送制御(MyStatus)フレームを受け取ってから算出した遅延時間を差し引いた時間であるTps時間(Tsync-遅延時間)後に同期を行う。これにより、各スレーブ50、60、70は同一時刻で同期を行う。
前述した通り、カメラ20はセンサとして扱われ、応答性が重要視され、多軸のアクチュエータのごとく同期して動作させることは重要視されていなかった。
そこで、カメラ20の撮像行為をアクチュエータと同様に扱い、制御ネットワークを適用して同期制御させ、組込み制御装置であるPLC10に大容量なストレージを追加し、画像を含めたデータ収集装置としてPLC10を活用する。
具体的には、従来、制御データのみを対象としていたPLC10において、画像取得の処理に対して、「撮像の指示」と「画像の転送」に分割し、それぞれ制御ネットワークの持つ同期機能を適用することで、遠隔の画像データと制御のデータの突合せ保存を実現させる。
次に、図4を参照しながら、PLC10の構成を説明する。PLC10は、プロセッサ100と記憶装置110とクロック素子120と同期カウンタ130と通信インタフェース140とを備える。プロセッサ100と記憶装置110とクロック素子120と同期カウンタ130と通信インタフェース140とは、バスB1を介して互いに通信可能に接続されている。
プロセッサ100は、例えばCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)である。プロセッサ100が、記憶装置110に記憶された制御プログラムDPを読み込んで実行することにより、後述する各機能が実現される。
記憶装置110は、例えばRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置を含む。記憶装置110は、ログDLと動画像データDMと制御プログラムDPとバッファリングデータDBとを保存する。ログDL、動画像データDM及びバッファリングデータDBについては後述する。また、記憶装置110は、プロセッサ100が制御プログラムDPを読み込んで実行する際のワークメモリとして機能する。
クロック素子120は、プロセッサ100、記憶装置110及び通信インタフェース140が動作する際に使用するクロック信号を発する。
同期カウンタ130は、クロック素子120により生成されたクロック信号をカウントすることによって、時刻を示す。同期カウンタ130は、本開示の第2の同期カウンタの一例である。
通信インタフェース140は、CC-Link IE Field、CC-Link IE TSN等の制御ネットワークの通信インタフェースである。通信インタフェース140にカメラ20及び動画像管理装置30が接続されることにより、PLC10はカメラ20及び動画像管理装置30と通信することができる。
プロセッサ100が制御プログラムDPを読み込んで実行することにより実現される各機能を説明する。プロセッサ100は、制御プログラムDPを読み込んで実行することにより、機能部として、ログ記録部101と、動画像データ取得部102と、動画像保存部105とを備える。
ログ記録部101は、図示しないセンサから取得したセンサデータ、PLC10の内部状態を示すデータ等についてのログを、ログDLとして記憶装置110に記録する。ログ記録部101は、ログを記録する際に、クロック素子120が発するクロック信号に基づいて、記録時刻とともにログを記録する。
動画像データ取得部102は、カメラ20が撮像した動画像を示す動画像データを取得し、記憶装置110にバッファリングデータDBとして保存することにより動画像データをバッファリングする。この際、動画像データ取得部102は、各フレームを受信した時刻についてもバッファリングデータDBに保存する。なお、各フレームを受信した時刻は、クロック素子120が発するクロック信号をカウントする同期カウンタ130に基づいて得られる。ここで、バッファリングデータDBには上限容量が設定され、バッファリングデータDBのデータサイズが上限容量に達したときには、古いデータから削除される。バッファリングデータDBは、例えばリングバッファのデータ構造により実現される。バッファリングデータDBのデータサイズは、例えば30分の動画像を保存できる程度のデータサイズである。
動画像保存部105は、設定情報により指定された条件のトリガが発生したときに、バッファリングデータDBに含まれる動画像データのうち、トリガ発生時刻の近辺の動画像データを抽出し、各フレームについて受信時刻を付した新たな動画像データを動画像データDMとして記憶装置110に保存する。ここでいうトリガとは、動画像保存部105に動画像の保存を指示するための信号をいう。例えばログDLに生産設備の異常に関するログが記録されたとき、生産設備に異常が生じた時点の前後における動画像が必要となる可能性が高いので、トリガが発生する。そして動画像保存部105は、トリガの発生に応じて動画像を保存する。トリガ発生時刻の近辺とは、例えばトリガ発生時刻の2分前から2分後までである。
カメラ20は、図5に示すように、プロセッサ200と記憶装置210とクロック素子220と同期カウンタ230と通信インタフェース240と撮像部250を備える。プロセッサ200と記憶装置210とクロック素子220と通信インタフェースと240と撮像部250とは、バスB2を介して互いに通信可能に接続されている。
プロセッサ200は、例えばCPUである。プロセッサ200が、記憶装置210に記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより、各種機能が実現される。記憶装置210は、例えばRAM、ROM等の記憶装置を含む。撮像部250は、生産装置の画像を撮影する。
クロック素子220は、プロセッサ200、記憶装置210及び通信インタフェース240が動作する際に使用するクロック信号を発する。同期カウンタ230は、クロック素子220により生成されたクロック信号をカウントすることによって、時刻を示す。同期カウンタ230は、本開示の第1の同期カウンタの一例である。
通信インタフェース240は、CC-Link IE Field、CC-Link IE TSN等の制御ネットワークの通信インタフェースである。通信インタフェース240にカメラ20及び動画像管理装置30が接続されることにより、カメラ20はPLC10と通信することができる。制御ネットワークは、マスタからスレーブまでの最長通信遅延時間を確保・補償する仕組みを持ち、カメラ20とPLC10の間で複数回以上の伝送遅延時間を計測することで高精度に第1及び第2の同期カウンタを定期的繰り返し同期させる。
次に、図6を参照しながら、動画像管理装置30の構成を説明する。動画像管理装置30は、プロセッサ300と記憶装置310と入力装置320と表示装置330と通信インタフェース340とを備える。プロセッサ300と記憶装置310と入力装置320と表示装置330と通信インタフェース340とは、バスB3を介して互いに通信可能に接続されている。動画像管理装置30は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォンなどのコンピュータである。
プロセッサ300は、例えばCPUである。プロセッサ300が、記憶装置310に記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより、各種機能が実現される。
記憶装置310は、例えばRAM、HDD、SSD等の記憶装置を含む。記憶装置310は、プロセッサ300にて実行される制御プログラムを保存する。制御プログラムは、例えばPLC10の製造者が提供するエンジニアリングツールのプログラムである。また、記憶装置310は、プロセッサ300が制御プログラムを読み込んで実行する際のワークメモリとして機能する。
入力装置320は、ユーザからの入力操作に基づく信号を出力する。入力装置320は、例えば後述の表示装置330と一体となったタッチスクリーンである。あるいは、入力装置320は、キーボード、マウスなどの入力装置であってもよい。
表示装置330は、表示制御部302の制御に基づいて、ユーザに知らせるべき情報を表示する。表示装置330は、例えば入力装置320と一体となったタッチスクリーンである。あるいは、表示装置330は、独立したディスプレイ装置であってもよい。
通信インタフェース340は、例えばUSBインタフェース、ネットワークインタフェース等の一般的な通信インタフェースである。通信インタフェース340にPLC10が接続されることにより、動画像管理装置30はPLC10と通信することができる。
プロセッサ300が記憶装置310に保存された制御プログラムを読み込んで実行することにより各種機能が実現される。プロセッサ300は、制御プログラムを読み込んで実行することにより、機能部として、データ取得部301と、表示制御部302とを備える。
データ取得部301は、通信インタフェース340を介してPLC10と通信し、PLC10の記憶装置110に保存されたログDLと動画像データDMとを取得する。
動画像管理装置30は、ユーザの入力に基づいて、記録されたロギングデータと動画像データの再生の起点を指定することによって、表示制御部302にロギングデータと動画像データの画面を表示装置330に表示させる。再生の起点の指定方法としては、以下が考えられる。
(1)入力装置320から時刻を入力することにより直接再生の起点を指定する。
(2)ロギングデータの異常を示す何らかの事象に基づきその事象の前後時刻のデータ・動画像を記録する方法の場合は、その事象を選択することによって再生の起点を指定する。例えば、イベント履歴あるいはアラーム履歴と呼ばれる事象履歴について、時刻と発生した事象の内容(例えば、温度オーバ、速度低下等)の表形式に表示して、選択させる。これにより、動画像とデータのタイミング合わせが不要になり、面倒な作業を回避できる。
制御ネットワークの同期機能を活用した制御データと同期した動画像データの収集として、以下の3つの点についてそれぞれ説明する。
(a)撮像タイミングの制御方法
(b)撮像データの転送方法
(c)撮像時刻の特定方法
(a)撮像タイミングの制御方法
一見センサであるカメラ20の撮像行為をアクチュエータとみなして、制御ネットワークの同期機能を活用して同期制御させることで、他の制御データとのタイミングを同期させる。PLC10は、カメラ20の撮像を指示する撮像タイミングをこの同期機能を活用して制御する。
図7は、図3のスレーブ70をカメラ20とした場合の撮像タイミングを説明する図である。マスタ40は、PLC10である。図7に示すように、シーケンス全体を実施する周期は一定であり、リンクスキャンと呼ぶ1つのサイクルを構成する。PLC10は、このリンクスキャンに沿って撮像タイミングをカメラ20に伝達することが考えられる。しかしながら、前述の説明通り、伝送路に依存した遅延が発生し、ネットワークの位置により遅延時間は画一的ではなく、制御データとの突合せが困難となる。
そこで、同期機能をそのまま活用し、ネットワークの同期ポイントに沿って、PLC10から指示、又は指定した同期ポイント数毎をタイミングとする事前の設定情報にカメラ20が沿って自動的に撮像タイミングを決定する。同期ポイントならズレ時間をPLC10は管理しており、高精度に撮像タイミングと制御データの突合せが可能となる。ただし、この場合は同期ポイント以上の細かさで撮像指示することはできない。
また他の例を図8に示す。同期ポイントの算出元である同期された時刻を示すカウンタ情報に沿って、PLC10から得た又は事前の設定情報にカメラ20が沿って自動的に撮像タイミングを決定する。指定例としては、ネットワークで保証される通信遅延より未来の任意の同期カウンタ値での撮像予約がある。PLC10がスキャンタイムを一定化する機能であるコンスタントスキャンで決まった周期で動作している場合は、通信遅延より未来の開始同期カウンタ値及び繰り返すカウンタ周期を指定した、繰り返した撮像予約を行ってもよい。単純に例えば60Hzといった決まったカウンタ周期で予約撮像し、カメラ20が任意のタイミングで動作してもよい。
(b)撮像データの転送方法
制御ネットワークは、制御の定時性を確保するために、図9に示すように、高速に同一の小データを繰り返し送受信することを特徴としている。これに対して、動画像データの転送では、帯域を確保するために圧縮して転送される。したがって、フレームに対する動画像データの容量が一定ではなく、特にキーフレームサイズが差分フレームに対して大きく、制御ネットワークにそのままでは同期性を適用できない。よって、動画像データは、従来の制御データと異なり、1サイクルで送信することは困難であり、仮にキーフレームの最大サイズに合わせて通信サイクルを決定すると、サイクルが遅くなり、機械制御に適用することができない。
CC-Link IE Field、CC-Link IE TSN等の制御ネットワークは、図10に示すように、制御通信用帯域と情報通信用の帯域が時分割で分割されている。そこで、動画像データを転送する帯域として、この情報通信用の帯域を使用する。情報通信用の帯域を使用することで、制御に影響せずに画像転送することができる。ただし、帯域分割されるため、帯域を圧迫しないように動画は圧縮されていることが望ましい。また、制御通信用帯域は、同期タイミングのデータを送信するために使用する。
また、撮像のタイミング及び時刻の同期、時刻情報の授受のみ制御ネットワークを使用し、画像の転送については他の通信路を使用してもよい。ただし、別途通信路を設けることから、二重に通信路を敷設する点、敷設方法が異なる点等、使用者にとって簡便ではない。
(c)撮像時刻の特定方法
カメラ20の撮像時刻を特定する方法として、PLC10で特定する方法とカメラ20が動画像データに付加する場合がある。
PLC10で特定する方法として、遅延を予測して、PLC10にて付加するか、PLC10から撮像を指示した際の識別情報の送受信により付加してもよい。ネットワークの同期ポイントに沿って、PLC10から指示、又は指定した同期ポイント数毎をタイミングとする事前の設定情報にカメラ20が沿って自動的に撮像タイミングを決定する場合、次の同期ポイントの時刻をPLC10が付加してもよい。
カメラ20が動画像データに撮像時刻を付加する方法として、例えば、ナノ秒単位のUNIX(登録商標)時間による実時刻を画像のフレームごとに付加する。また、動画フォーマットの仕様に合わせて、例えばカメラ20のクロックカウンタの動作周波数90KHzのフレームカウント値を付加しても良い。90KHzのフレームカウント値を付加する場合は、カウンタ0時の時刻を、事前にカメラ20とPLC10との間で共有させる。同期ポイントの算出元である同期された時刻を示すカウンタ情報に沿って、PLC10から得た又は事前の設定情報にカメラ20が沿って自動的に撮像タイミングを決定する場合、画像データに付加して転送する方が、簡便で確実である。
図11は、カメラ20のシャッタのタイミング制御を説明する図である。撮像タイミングの制御方法として、同期ポイントの算出元である同期された時刻を示すカウンタ情報に沿って、PLC10から得た又は事前の設定情報にカメラ20が沿って自動的に撮像タイミングを決定する場合において、通信遅延より未来の任意の同期カウンタ値で撮像予約することで、カメラ20は必要に応じて猶予時間内に先行した撮像制御を行うことができる。制御データとの突合せを前提としたとき、露出時間範囲の中心を合わせることは有用である。機械速度はシャッタ速度より高速な場合も多く、画像がブレることが避けられない場合もある。ブレ中心を基準にして撮像することで、制御データと現象の関係性をより正確に解析することができる。
カメラ20を複数設ける場合、高精度にカメラ20間の撮像タイミングを合わせることができるため、カメラ20間の画像データによる精密な突合せはもちろんのこと、複数のカメラ20間の画像を合成することができる。例えば、複数台のカメラ20を設置し、360度画像に変形・合成することで、自然に死角のない画像にして保存し、トラブル解析の作業負荷を少なくすることができる。
上記実施の形態において、動画像管理装置30は入力装置320及び表示装置330を備えるものとしたが、入力装置320及び表示装置330は外部装置であってもよい。
(その他の変形例)
PLC10あるいは動画像管理装置30で用いられるプログラムは、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、USBフラッシュドライブ、メモリカード、HDD等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することが可能である。そして、かかるプログラムを専用のコンピュータであるプログラマブルロジックコトローラあるいは汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該プログラマブルロジックコトローラあるいは汎用コンピュータをPLC10あるいは動画像管理装置30でとして機能させることが可能である。
また、上述のプログラムをインターネット上の他のサーバが有する記憶装置に格納しておき、当該サーバから上述のプログラムがダウンロードされるようにしてもよい。
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
1 制御システム、10 PLC、20 カメラ、30 動画像管理装置、40 マスタ、50、60、70 スレーブ、100 プロセッサ、101 ログ記録部、102 動画像データ取得部、105 動画像保存部、106 表示制御部、110 記憶装置、120 クロック素子、130 同期カウンタ、140 通信インタフェース、200 プロセッサ、210 記憶装置、220 クロック素子、230 同期カウンタ、240 通信インタフェース、250 撮像部、300 プロセッサ、301 データ取得部、302 表示制御部、310 記憶装置、320 入力装置、330 表示装置、340 通信インタフェース、B1、B2、B3 バス、DB バッファリングデータ、DL ログ、DM 動画像データ、DP 制御プログラム。

Claims (8)

  1. カメラとプログラマブルロジックコントローラが制御ネットワークで接続された制御システムであって、
    前記カメラは、第1の同期カウンタを備え、
    前記プログラマブルロジックコントローラは、第2の同期カウンタを備え、
    前記制御ネットワークは、最長通信遅延時間を確保する仕組みを持ち、前記カメラと前記プログラマブルロジックコントローラの間で複数回以上の伝送遅延時間を計測することで高精度に前記第1及び第2の同期カウンタを定期的繰り返し同期させ、
    前記カメラは、撮像時の前記第1の同期カウンタのカウント値を撮像画像に付加して前記制御ネットワークを経由して前記プログラマブルロジックコントローラに転送し、
    前記プログラマブルロジックコントローラは、前記第2の同期カウンタのカウント値とともに、内部のデータ又は接続された制御対象のデータ、前記第1の同期カウンタのカウント値及び前記撮像画像を前記プログラマブルロジックコントローラ内の記憶装置に記憶する、
    制御システム。
  2. 前記プログラマブルロジックコントローラは、前記制御ネットワークの最長通信遅延時間以上未来の前記第2の同期カウンタのカウント値で、前記カメラに対して撮像予約を指示し、
    前記カメラは、指示された前記第2の同期カウンタのカウント値に対応する前記第1の同期カウンタのカウント値のタイミングで撮像を行う、
    請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記撮像予約された撮像タイミングと前記カメラの露出時間範囲の中心が一致するタイミングで前記カメラのシャッタを開く、
    請求項2に記載の制御システム。
  4. 前記カメラは、前記第1の同期カウンタのカウント値を前記第1の同期カウンタと異なる周波数のフレームカウント値に変換して、前記フレームカウント値とともに画像データを前記プログラマブルロジックコントローラに送信する、
    請求項1に記載の制御システム。
  5. 前記プログラマブルロジックコントローラは、設定情報により指定された条件のトリガが発生すると、前記設定情報により指定された条件の前記トリガの前後期間の制御データと画像データを前記プログラマブルロジックコントローラ内の前記記憶装置に記憶する、
    請求項1に記載の制御システム。
  6. 前記カメラは複数のカメラであり、
    前記プログラマブルロジックコントローラは、前記制御ネットワークの最長通信遅延時間以上未来の前記第2の同期カウンタのカウント値で、前記複数のカメラに対して撮像予約を指示し、
    前記複数のカメラより受信した前記撮像画像のデータを結合して前記記憶装置に記憶する、
    請求項2に記載の制御システム。
  7. 前記プログラマブルロジックコントローラは、スキャンタイムを一定化する機能を備え、
    前記制御ネットワークの最長通信遅延時間以上未来かつ、前記プログラマブルロジックコントローラのスキャンのタイミングの前記第2の同期カウンタのカウント値で、前記カメラに対して撮像予約を指示する、
    請求項2に記載の制御システム。
  8. 第1の同期カウンタを備えるカメラと制御ネットワークで接続されるプログラマブルロジックコントローラであって、
    第2の同期カウンタと記憶装置を備え、
    前記制御ネットワークにより、前記カメラとの間で伝送遅延時間を計測することで定期的繰り返し同期させられた前記第1の同期カウンタの撮像時のカウント値が付加された撮像画像を受信し、
    前記制御ネットワークにより、前記カメラとの間で伝送遅延時間を計測することで定期的繰り返し同期させられた前記第2の同期カウンタのカウント値とともに、内部のデータ又は接続された制御対象のデータ、前記第1の同期カウンタのカウント値及び撮像画像を前記記憶装置に記憶する、
    プログラマブルロジックコントローラ。
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