JP7276265B2 - 生産システム、上位制御装置、制御装置、通信方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
1以上の産業装置を制御する制御装置と、制御装置を制御可能な上位制御装置と、が通信可能に接続された生産システムは、上位制御装置と制御装置との間でコマンドデータが頻繁に送受信されており、通信コストが増加していた。そこで発明者達は、上位制御装置が制御装置に種々の処理を実行させる場合の通信コストを低減させるために鋭意研究開発を行った結果、新規かつ独創的な生産システム等に想到した。以降、本実施形態に係る生産システム等を詳細に説明する。
本実施形態の上位制御装置20は、複数の変数の各々に基づいて、ロボットコントローラ30を制御する。変数は、ロボットコントローラ30を制御するための制御プログラムにより参照される情報である。制御プログラムは、変数を書き換えることもある。例えば、変数は、途中の計算結果、アラームの有無、又は、センサにより検出された物理量(例えば、トルクセンサにより検出されたトルク値、又は、モータエンコーダにより検出されたモータの回転速度)を示す。
図4は、生産システム1で実現される機能を示す機能ブロック図である。本実施形態では、エンジニアリング装置10、上位制御装置20、ロボットコントローラ30、及びデータ収集装置50の各々で実現される機能について説明する。
図4に示すように、エンジニアリング装置10は、データ記憶部100と設定部101とを含む。データ記憶部100は、記憶部12を主として実現され、設定部101は、CPU11を主として実現される。
データ記憶部100は、上位制御装置20の設定を行うために必要なデータを記憶する。例えば、データ記憶部100は、先述した構造体データD1とコマンド定義データD2とを記憶する。また例えば、データ記憶部100は、エンジニアリングツールを記憶する。また例えば、データ記憶部100は、ユーザがエンジニアリングツールを利用して作成したプログラムやパラメータを記憶してもよい。また例えば、データ記憶部100は、通信設定の詳細な定義を示す詳細定義データを記憶してもよい。詳細定義データには、ロボットコントローラ30に割り当てられたレジスタ範囲、ロボットコントローラ30との通信で使用する自局ポート、通信種別、ロボットコントローラ30側のポート、及びロボットコントローラ30のIPアドレスなとの情報が格納される。
設定部101は、ユーザの操作に基づいて、上位制御装置20などの装置の設定処理を実行する。例えば、設定部101は、ユーザが指定したレジスタ番号に基づいて、上位制御装置20がロボットコントローラ30の制御で使用するレジスタ範囲を割り当てる。このレジスタ範囲には、対応するロボットコントローラ30を制御するための制御プログラムによって参照及び書き換えの少なくとも一方が行われる変数群が格納される。レジスタ範囲を割り当てるとは、あるロボットコントローラ30に対応するレジスタ範囲が示すレジスタ番号を、そのロボットコントローラ30の制御のために確保又は予約することである。割当部により割り当てられたレジスタ範囲は、そのレジスタ範囲に対応するロボットコントローラ30の制御専用の記憶領域になる。設定部101は、詳細定義データに格納されたレジスタ範囲の情報を、上位制御装置20のデータ記憶部200に書き込むことによって、レジスタ範囲を割り当てる。設定部101は、IPアドレスの設定等の他の設定も行う。
図4に示すように、上位制御装置20は、データ記憶部200、レジスタ部201、動作制御部202、送信部203、受信部204、比較部205、及び出力部206を含む。データ記憶部200は、記憶部22を主として実現される。レジスタ部201、動作制御部202、送信部203、受信部204、比較部205、及び出力部206の各々は、CPU21を主として実現される。
データ記憶部200は、ロボットコントローラ30を制御するためのデータを記憶する。例えば、データ記憶部200は、制御プログラムとパラメータを記憶する。また例えば、データ記憶部200は、ファームウェアなどの他のプログラムを記憶してもよいし、データ収集装置50にデータを送信するためのプログラムを記憶してもよい。後述する動作制御部202は、これらのプログラム及びパラメータに基づいて、ロボットコントローラ30を制御する。また例えば、データ記憶部200は、エンジニアリング装置10により設定された通信設定の詳細を示す詳細定義データを記憶する。詳細定義データには、ロボットコントローラ30の制御用に割り当てられたレジスタ範囲が示されている。この詳細定義データは、エンジニアリング装置10のデータ記憶部100に記憶されるものと同じである。
レジスタ部201は、複数のレジスタ番号の各々により示されるレジスタを有する。レジスタ部201に含まれるレジスタのうち、設定部101により割り当てられたレジスタ範囲に、ロボットコントローラ30の制御用の変数が格納される。レジスタ番号によって特定されるレジスタは、個々の記憶素子の単位である。本実施形態では、レジスタ部201は、CPU21に含まれる複数のレジスタの集まりである場合を説明するが、レジスタ部201は、記憶部22又は他の情報記憶媒体に含まれる複数のレジスタの集まりであってもよい。レジスタ部201は、ロボットコントローラ30の制御用の変数以外の変数を記憶してもよい。
動作制御部202は、複数の変数と制御プログラムとに基づいて、ロボットコントローラ30の動作を制御する。例えば、動作制御部202は、ロボットコントローラ30を制御するための制御プログラムを実行することによって、処理の実行を要求するための複数のコマンドデータをコマンドエリアに書き込む。制御プログラムには、複数のコマンドデータの各々の値が定義されている。
送信部203は、ロボットコントローラ30に対し、任意のデータを送信する。例えば、送信部203は、コマンドエリアに書き込まれた複数のコマンドデータを、対応するロボットコントローラ30に送信する。対応するロボットコントローラ30とは、コマンドエリアを含むレジスタ範囲に対応するロボットコントローラ30である。コマンドエリアに新たなコマンドデータが書き込まれた場合には、送信部203は、新たなコマンドデータを、対応するロボットコントローラ30に送信する。
受信部204は、ロボットコントローラ30から、任意のデータを受信する。例えば、受信部204は、ロボットコントローラ30がコマンドの実行に応じて送信する応答データを受信する。受信部204は、応答データを受信すると、予め定められたレジスタ番号のレジスタに応答データを格納する。本実施形態では、オフセットの「0012番」~「2041番」の各々のレジスタに応答データが格納される。
比較部205は、送信された複数のコマンドデータと、応答データと、を比較する。比較部205は、これらのデータの全部又は一部が一致するか否かを判定する。本実施形態では、比較部205は、送信された複数のコマンドデータに含まれるコマンド要求ID、メインコマンド、及びサブコマンドと、応答データに含まれるコマンド要求ID、メインコマンド、及びサブコマンドと、が一致するか否かを判定する。比較部205は、他の判定を行ってもよく、例えば、応答データに含まれる戻り値が所定であるか否かを判定してもよい。また例えば、比較部205は、応答データに付加データが含まれているか否かを判定してもよい。
出力部206は、比較部205の比較結果に基づいて、所定のアラートを出力する。アラートは、人間が知覚可能な態様で出力されるようにすればよく、例えば、視覚的、聴覚的、又は触覚的に出力される。例えば、出力部206は、上位制御装置20に接続された表示部に、所定の画像を表示させることによって、アラートを出力する。この画像は、エラーメッセージであってもよいし、アイコンであってもよい。また例えば、出力部206は、画面を点滅させることによって、アラートを出力してもよい。
図4に示すように、ロボットコントローラ30は、データ記憶部300、通信用記憶部301、実行部302、送信部303、及び受信部304を含む。データ記憶部300は、記憶部32を主として実現される。通信用記憶部301、実行部302、送信部303、及び受信部304は、CPU31を主として実現される。
データ記憶部300は、データ記憶部300は、ロボットコントローラ30が所定の動作をするために必要なデータを記憶する。例えば、データ記憶部300は、装置プログラムやパラメータを記憶する。また例えば、データ記憶部300は、装置プログラムには含まれないロボットプログラムのプログラムを記憶する。
通信用記憶部301は、上位制御装置20との通信内容を示す複数の変数を記憶する。本実施形態では、通信用記憶部301がCPU31内のレジスタにより実現される場合を説明するが、データ記憶部300と通信用記憶部301を分けずに、データ記憶部300が複数の変数の各々を記憶してもよい。なお、通信用記憶部301のレジスタ体系は、予め定義されているものとする。即ち、どのデータをどのレジスタ番号のレジスタに書き込むかは、予め定められている。このレジスタ体系は、原則として固定されており、変更できないものとするが、エンジニアリングツールによって変更可能であってもよい。
実行部302は、通信用記憶部301に書き込まれた複数のコマンドデータに基づいて、上位制御装置20により指示された処理を実行する。実行部302は、複数のコマンドデータに基づいて、処理内容を特定し、当該特定された処理内容の処理を実行する。複数のコマンドデータの各々と処理内容との関係は、データ記憶部300に予め記憶されているものとする。この関係は、図3のコマンド定義データD2と同じデータであってもよい。
送信部303は、通信用記憶部301に書き込まれた応答データを、上位制御装置20に送信する。先述したように、応答データは、実行部302により生成されて通信用記憶部301に書き込まれる。送信部303は、通信用記憶部301への応答データの書き込みが完了した場合に、応答データを上位制御装置20に送信する。なお、送信部303は、通信用記憶部301に書き込まれた応答データを定期的に送信してもよい。この場合、上位制御装置20とロボットコントローラ30との間で、周期的な通信が行われることになる。
受信部304は、上位制御装置20から送信データを受信する。受信部304は、当該送信データを通信用記憶部301に記録する。本実施形態では、上位制御装置20とロボットコントローラ30との間で非同期通信が行われており、送信データは、不定期的に送受信されるので、受信部304は、不定期的に送信データを受信する。応答データも不定期的に送受信される。
図4に示すように、データ収集装置50は、データ記憶部500を含む。データ記憶部500は、記憶部52を主として実現される。データ記憶部500は、上位制御装置20から収集した変数が格納された収集データを記憶する。収集データは、収集対象として指定された変数の値が格納されたデータである。収集データには、ある一時点の変数の値が格納されてもよいし、変数の値の時系列的な変化が格納されてもよい。また、収集データには、1つの変数の値だけが格納されていてもよいし、複数の変数の値が格納されていてもよい。また例えば、データ記憶部500は、収集データの解析プログラムを記憶してもよい。
図7及び図8は、実施形態の生産システム1で実行される処理の一例を示すフロー図である。本実施形態では、生産システム1で実行される処理のうち、上位制御装置20とロボットコントローラ30との間で行われる通信処理について説明する。CPU21が記憶部22に記憶された制御プログラムを実行し、CPU31が記憶部32に記憶された装置プログラムを実行することによって、図7及び図8に示す処理が実行される。図7及び図8に示す処理は、図4に示す機能ブロックにより実行される処理の一例である。
なお、本開示は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
Claims (17)
- 1以上の産業装置を制御し、複数のプログラムを実行可能な制御装置と、前記制御装置を制御可能な上位制御装置と、が通信可能に接続された生産システムであって、
前記上位制御装置は、
前記制御装置の制御用に割り当てられた、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、があるコマンドエリアを含むレジスタを有するレジスタ部と、
前記コマンドエリアに書き込まれた前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を、対応する前記制御装置に送信する送信部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記上位制御装置から受信した前記選択要求コマンド及び前記プログラム名が書き込まれる通信用記憶部と、
前記通信用記憶部に書き込まれた前記選択要求コマンドに基づいて前記プログラム名のプログラムを選択し、当該選択されたプログラムを実行することによって、前記上位制御装置により指示された処理を実行する実行部と、
を有し、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記送信部は、前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信し、
前記実行部は、前記他のコマンド及び前記他の情報が前記通信用記憶部に書き込まれた場合には、前記他の情報に基づいて、前記他のコマンドを実行することによって、前記処理を実行する、
する生産システム。 - 前記コマンドエリアには、前記選択要求コマンドと前記プログラム名とが送信された後に、プログラム開始を要求する新たなコマンドデータが書き込まれ、
前記送信部は、前記新たなコマンドデータを、対応する前記制御装置に送信し、
前記実行部は、前記新たなコマンドデータに基づいて、前記選択されたプログラムの実行を開始する、
請求項1に記載の生産システム。 - 前記コマンドエリアには、プログラムにおける開始部分に関する開始部分情報が更に書き込まれ、
前記実行部は、前記開始部分情報に基づいて、前記選択されたプログラムにおける開始部分を特定し、当該特定された開始部分から前記選択されたプログラムを実行する、
請求項1又は2に記載の生産システム。 - 前記コマンドエリアには、コマンド実行を要求するコマンド要求情報とコマンドとが書き込まれ、
前記実行部は、前記コマンド要求情報が更新された場合に、前記コマンドに基づいて、前記処理を実行する、
請求項1~3の何れかに記載の生産システム。 - 前記制御装置は、複数の機能を有し、
前記コマンドエリアには、前記複数の機能のうちの何れかを要求するメインコマンドと、当該機能における処理を要求するサブコマンドと、が書き込まれ、
前記実行部は、前記メインコマンドと前記サブコマンドの組み合わせに基づいて、前記処理を特定して実行する、
請求項1~4の何れかに記載の生産システム。 - 前記コマンドエリアのうち、前記メインコマンドと前記サブコマンドの組み合わせに対応するエリア内に、前記処理の詳細に関する詳細情報が更に書き込まれ、
前記実行部は、前記メインコマンドと前記サブコマンドの組み合わせに対応するエリア内に書き込まれた前記詳細情報に基づいて、前記処理を実行する、
請求項5に記載の生産システム。 - 前記上位制御装置は、前記制御装置を制御するための制御プログラムを実行することによって、前記コマンドエリアへの書き込みを行う動作制御部を更に有し、
前記送信部は、前記制御プログラムが実行されることによって前記コマンドエリアに書き込まれた前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を送信する、
請求項1~6の何れかに記載の生産システム。 - 前記上位制御装置と前記制御装置は、非同期通信のネットワークで接続されており、
前記送信部は、非同期通信を利用して、前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を送信する、
請求項1~7の何れかに記載の生産システム。 - 前記通信用記憶部は、前記処理の実行結果を示す応答データが書き込まれ、
前記制御装置は、前記通信用記憶部に書き込まれた応答データを、前記上位制御装置に送信する送信部を更に有し、
前記上位制御装置の前記レジスタ部は、前記制御装置から受信した応答データが書き込まれる応答エリアを有する、
請求項1~8の何れかに記載の生産システム。 - 前記上位制御装置は、
前記コマンドエリアに書き込まれたデータと、前記応答データと、を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて、所定のアラートを出力する出力部と、
を更に有する請求項9に記載の生産システム。 - 1以上の産業装置を制御する制御装置と通信可能に接続され、前記制御装置を制御可能な上位制御装置であって、
前記制御装置の制御用に割り当てられた、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、があるコマンドエリアを含むレジスタを有するレジスタ部と、
前記コマンドエリアに書き込まれた前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を、対応する前記制御装置に送信する送信部と、
を有し、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記送信部は、前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信する、
上位制御装置。 - 上位制御装置と通信可能に接続され、1以上の産業装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置の制御用に割り当てられた前記上位制御装置のレジスタのコマンドエリアであって、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、がある前記コマンドエリアに書き込まれた当該選択要求コマンド及び当該プログラム名を受信した場合に、当該選択要求コマンド及び当該プログラム名が書き込まれる通信用記憶部と、
前記通信用記憶部に書き込まれた前記選択要求コマンドに基づいて前記プログラム名のプログラムを選択し、当該選択されたプログラムを実行することによって、前記上位制御装置により指示された処理を実行する実行部と、
を有し、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記上位制御装置は、前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信し、
前記実行部は、前記他のコマンド及び前記他の情報が前記通信用記憶部に書き込まれた場合には、前記他の情報に基づいて、前記他のコマンドを実行することによって、前記処理を実行する、
制御装置。 - 前記産業装置は、ロボットであり、
前記制御装置は、前記ロボットを制御するロボットコントローラであり、
前記上位制御装置は、前記ロボットコントローラを制御可能であり、
前記処理は、ロボットプログラムの処理である、
請求項1~10の何れかに記載の生産システム。 - 前記コマンドエリアには、前記ロボットプログラムを実行させるためのコマンド、前記ロボットプログラムのロボットプログラム名、及び前記ロボットプログラムにおけるロボットプログラムにおける開始部分に関する開始部分情報が書き込まれ、
前記実行部は、前記コマンドを受信した場合に、前記ロボットプログラム名と前記開始部分情報とに基づいて、前記ロボットプログラムと前記開始部分とを特定し、当該特定された開始部分から当該特定されたロボットプログラムを実行する、
請求項13に記載の生産システム。 - 1以上の産業装置を制御する制御装置と、前記制御装置を制御可能な上位制御装置と、が通信可能に接続された生産システムにおける通信方法であって、
前記制御装置の制御用に割り当てられた前記上位制御装置のレジスタのコマンドエリアであって、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、があるコマンドエリアに書き込まれた前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を、対応する前記制御装置に送信し、
前記上位制御装置から受信した前記選択要求コマンド及び前記プログラム名が書き込まれる通信用記憶部に書き込まれた前記選択要求コマンドに基づいて前記プログラム名のプログラムを選択し、当該選択されたプログラムを実行することによって、前記上位制御装置により指示された処理を実行し、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信し、
前記他のコマンド及び前記他の情報が前記通信用記憶部に書き込まれた場合には、前記他の情報に基づいて、前記他のコマンドを実行することによって、前記処理を実行する、
通信方法。 - 1以上の産業装置を制御する制御装置と通信可能に接続され、前記制御装置を制御可能な上位制御装置を、
前記制御装置の制御用に割り当てられた、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、があるコマンドエリアを含むレジスタを有するレジスタ部の前記コマンドエリアに書き込まれた前記選択要求コマンド及び前記プログラム名を、対応する前記制御装置に送信する送信部、
として機能させ、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記送信部は、前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信する、
プログラム。 - 上位制御装置と通信可能に接続され、1以上の産業装置を制御する制御装置を、
前記制御装置の制御用に割り当てられた前記上位制御装置のレジスタのコマンドエリアであって、プログラム選択を要求する選択要求コマンドが書き込まれる第1エリアと、プログラム名が書き込まれる第2エリアと、がある前記コマンドエリアに書き込まれた当該選択要求コマンド及び当該プログラム名を受信した場合に、当該選択要求コマンド及び当該プログラム名が書き込まれる通信用記憶部に書き込まれた前記選択要求コマンドに基づいて前記プログラム名のプログラムを選択し、当該選択されたプログラムを実行することによって、前記上位制御装置により指示された処理を実行する実行部、
として機能させ、
前記選択要求コマンドとは異なる他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれる場合には、前記プログラム名とは異なる他の情報が前記第2エリアに書き込まれ、
前記上位制御装置は、前記他のコマンドが前記第1エリアに書き込まれ、前記他の情報が前記第2エリアに書き込まれた場合には、前記他のコマンド及び前記他の情報を、対応する前記制御装置に送信し、
前記実行部は、前記他のコマンド及び前記他の情報が前記通信用記憶部に書き込まれた場合には、前記他の情報に基づいて、前記他のコマンドを実行することによって、前記処理を実行する、
プログラム。
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