JPH0469702A - 作業適応形コントローラとその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は＋　Ｐ　Ｌ　Ｃ（ＰｒｏｆＫｒａｍｍａｂｌｅ
　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｂ、、プログラマブルロジ
ノク　コントロール）、ロボット、ＮＣマシンその他の
複数の生産設備の統合制御に係り、とくに複数の生産設
備で構成されるセルの制御システムにおけるコントロー
とその制御方法に関する。

［従来の技術〕 従来の複数の生産設備で構成されるセルを制御するセル
用制御システムは２個々の生産設備を制御するコントロ
ーラとそれらのコントローラの同期制御を行うセルコン
トローラで構成されるようになっていた。

各コントローラを制御するプログラムは、１９８８年８
月の第１４回システムシンポジウムにおけるｒＭａｎｕ
ｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｅ１ｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙ
ｓｔｅｍＪと題する講演資料（１０１〜１０６頁）に記
載のように、プログラム作成者は、与えられた作業内容
からその作業を行う設備を決定し、その設備作業に対す
るコントローラのプログラムを作成する。このプログラ
ムはロボット、Ｐ　Ｌ　Ｃ１ＮＣマシン等の設備毎に対
応した実行プログラムに変換される。

各設備はセルコントローラにより同期を取られながら一
連の動作を行う。作業の進行状況に従い、セルコントロ
ーラは各コントローラに割り付けた作業を制御するため
の実行プログラムに対応した信号を送り、この信号を受
けたコントローラは対応する実行プログラムを起動して
作業を制御していた。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術におけるプログラムは２機器の上記タイミ
ングの変更が生じるとその影響が複数の機器のプログラ
ムに及ぶため、変更が非常に複雑になるという問題があ
った。即ち、プログラムは予め各設備が行う作業を定め
て作成さ九でいるので、例えば製造品種の変更による設
備や作業の変更があると、その部分のプログラムを変更
するだけでは済まず、これに伴って他のコントローラや
セルコントローラのプログラムを再作成する必要が生じ
、制御システムの再立ち上げに膨大な工数がかかるとい
う問題があった。

一方、各種の変更に柔軟に対応するには、想定される設
備や作業構成を漏れなく含むプログラミングを作成する
必要があり、プログラミング工数が増大して非常に不経
済になるという問題があった。さらに、どのように注意
深く上記設備や作業構成を想定しても現実には見落とし
が発生するのでプログラムの作り直しが避けられないと
いう問題もあった。

本発明の目的は、設備、作業構成の変更に対して柔軟、
かつ容易に対応することができ、プログラムの変更が少
なくて済むセル用制御システムを提供することにある。

さらに、設備が故障した場合に他の設備によって作業を
バックアップすることのできるセル用制御システムを提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

−１−、記目的を達成するために、全作業設備の稼働状
況と、作業の種別毎にこれらを実行可能な作業設備を優
先順位順に分類して記憶し、作業命令の発生に応じて上
記稼働状況情報と作業設備の優先順依願情報より稼働可
能な最優先順位の作業設備を選定して当該作業を実行す
るようにする。

さらに、上記作業をセルコントローラにより作業実行計
画を管理し、各作業設備のコントローラにより各作業設
備の単位作業の実行を制御＝７ するようにし、上記コントローラはそれぞれが制御する
作業設備の能力とその稼働状況を記憶し、上記セルコン
トローラは作業の種別毎にこれらを実行可能な作業設備
を優先順位順に分類して記憶し、さらに、上記セルコン
トローラは発生する作業の内容を上記コントローラの全
てに送信し、各コントローラは上記送信内容に該当する
作業設備の設備特性とその稼働の可否をセルコンｌ−ロ
ーラに返信し、これによりセルコントローラは上記稼働
可能な当該作業設備の中から上記優先順位が最も高い作
業設備を選定して当該作業を実行するようにする。

さらに、上記セルコントローラ、または上記複数のコン
トローラのそれぞれは、各作業設備の最大作業能力情報
を記憶するようにする。

さらに、上記複数のコントローラの中に同一の作業能力
の作業設備を複数含むようにし、上記セルコントローラ
はこれらに優先順位を付して記憶するようにする。

〔作用〕 本発明の作業用コントローラは、上記全作業設備の稼働
状況と、作業の種別毎に優先順位順を付した作業設備情
報により、作業命令の発生に応じて稼働可能な最優先順
位の作業設備を選定して当該作業を実行する。

さらに、セルコントローラにより作業用コントローラを
統括して管理しその最大作業能力までの作業計画を実行
する。

さらに、同一の作業能力の作業設備を複数含むようにし
て、これらの一つが故障の場合をバックアップする。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例につき図面を用いて説明する。

第１５図は本発明実施例の全体構成を示す図であり、１
は設備の制御を行うコントローラ、２はコントローラ］
の同期制御を行うセルコントローラである。実際のセル
コントローラ２には複数のコントローラ１が接続される
のであるが第１図ではその中の−っを代表して示してい
る。

セルコントローラ２のプログラム入力部３は、複数のコ
ントローラで構成されるセル内で行われるすべての作業
の実行プログラム９をプログラム入力部３を介してファ
イル１０内に格納する。

作業管理部４は、各コントローラ１が行う作業の全進行
状況を見ながら各コントローラ１を制御し作業を進める
。メツセージ作成・解釈部５は作業管理部４からの作業
依頼、作業開始命令等に対応したメツセージを作成し、
またメツセージ送受信部６が受信するメツセージの内容
を解釈する。メツセージ送受信部６と１４は、セルコン
トローラ２とコントローラ１間のメツセージの送受信を
制御する。

作業管理部４はファイル］Ｏ内の実行プログラム１０と
ファイル１１に格納された作業進行状況を参照して実行
可能な作業を抽出し、メツセージ作成・解釈部５にコン
トローラｌへの作業依頼を発行する。またこの作業依頼
に対するコントローラ１の返答をメツセージ作成・解釈
部５を介して受は付ける。この返答により作業可能なコ
ントローラが複数ある場合には設備割付部７が作業を行
うコントローラを決定し、その作業開始命令の発行をメ
ツセージ作成・解釈部５に指令する。

上記作業の決定はコントローラ決定規則１２に従って設
備割付部７が行い、また、コントローラ決定規則１２は
規則登録部８によりファイル１３に登録されている。

作業管理部４はメツセージ作成・解釈部５を介してコン
トローラ１からの作業終了報告を受＝１１ け取るとファイル１１の作業進行状況を更新する。

コントローラ１のメツセージ作成・解釈部１５はメツセ
ージ送受信部１４が受は取るメツセージを解釈し、その
内容が作業依頼の場合には、依頼作業検討部１６がファ
イル２０に格納された設備特性とファイル２１に格納さ
れた各設備の稼動状況をみてその作業の実行可能性を決
定する。また、上記メツセージの内容が作業開始命令の
場合にはこれを作業実行部１７に伝える。

作業実行部１７は上記作業開始命令によりファイル２２
に格納された作業実行プログラムから対応するプログラ
ムを読みだして作業を実行し、これが終了すると作業終
了報告をメッセジ作成・解釈部１５に伝える。

上記依頼作業検討部１６の検討結果や作業実行部１７か
らの作業終了報告はメツセージ送受信部］４を介してセ
ルコンｌ−ローラ２に伝えられる。

また、設備稼動監視部１８は設備の状態信号２３を常時
監視し、作業中、休止中、故障中等の状況に応じてファ
イル２１の内容を更新する。

設備特性・作業実行プログラム登録部１９は設備特性２
４をファイル２０に登録し、作業実行プログラム２５を
ファイル２２に登録する。

以」二により、設備状況をみて作業を割り付ける作業指
示処理と、作業の進行に従って作業状況を更新する作業
監視処理とを並列して実行することができる。

第２図は上記セルコントローラ２における作業指示処理
を説明するフローチャートである。

ステップ１において、作業管理部４はファイル１０内の
実行プログラムとファイル１１内の作業進行状況から実
行可能な作業を抽出し、ステップ２にて実行可能な作業
があればステップ３に進み、ない場合にはステップ１へ
戻る。

実行可能な作業が複数存在する場合にはステップ３にて
その中の一つを選定し、ステップ４にて、メツセージ作
成・解釈部５が当該作業を他のコントローラに依頼する
ためのメッセージを作成し、ステップ５にてこれらをメ
ツセージ送受信部６を介してコントローラの全てに送付
する。

ステップ６にてメツセージ送受信部６を介して上記作業
依頼に対する返答のすべてを受取り、ステップ７にてメ
ツセージ作成・解釈部５は上記返答を解釈して、当該作
業を実行可能なコントローラがない場合にはステップ］
−に戻り、実行可能なコントローラが存在する場合はス
テップ８に進む。

ステップ８にて上記実行可能なコンｌ−ローラが複数存
在する場合は、次のステップ９にて作業管理部４がファ
イル１３に格納されているコン！−ローラ決定規則を用
いてその中の一つを選定する。

ステップ１０では上記選定に応じてメツセージ作成・解
釈部５は作業開始命令を作成し、メツセージ送受信部６
を介してこれを当該コントローラに送信し、次のステッ
プ１１にて上記作業開始命令に対する当該コントローラ
からの返答を待ち受ける。

ステップ１２では到来した返答の内容をメツセージ作成
・解釈部５により解釈し、作業開始の場合はステップ１
３へ移り、作業不許可の場合にはステップ１４△進む。

ステップ１−３にて、作業管理部４は作業進行中の作業
を当該作業に更新し、ステップ１に復帰する。また、ス
テップ１．４では上記作業不許可のコン１ヘローラの外
に当該作業が可能なコンｌ−ローラがある場合にはステ
ップ９に移って代替コントローラを選定し、これがない
場合にはステップ１に復帰する。

以上の動作により、複数のコン１ヘローラで構成される
セル用制御システムにおいて、作業依頼に対しその作業
を実行可能なコントローラ髪選定することができるので
、設備や作業の変更に対し柔軟に対応することができ、
プログラミング工数を削減することができる。

次にセルコントローラ２からの間合せに対し実行可能な
作業や稼働可能な設備を調べて回答し、その結果に応じ
てセルコントローラ２より指示される作業を実行するコ
ントローラ１が行う処理について第３図のフローチャー
トを用いて説明する。

ステップ１では、セルコントローラ２からの作業依頼メ
ツセージをメツセージ送受信部１４が待ち受け、作業依
頼メツセージが到来するとステップ２にてメツセージ作
成・解釈部１５はその内容を調べる。

次に上記内容に応じてステップ３にて依頼作業検討部１
６はファイル２０の内容よりその作業内容が可能な設備
を選定し、さらにファイル２１よりその稼動状況をみて
依頼作業が実行可能かを決定する。

ステップ４ではメツセージ作成・解釈部１５は上記作業
に対する可能または不可能の返答を作成し、ステップ５
にてメツセージ送受信部１４を介してセルコントローラ
２に回答する。そして上記作業が可能な場合にはステッ
プ６にてセルコントローラ２よりの作業開始命令を待ち
受け、不可能な場合にはステップ１に復帰する。

ステップ７では上記作業開始命令の到来に応じてメツセ
ージ作成・解釈部１５が当該作業を実行する設備を決定
してステップ８に移り、これが他のコントローラが管轄
する設備の場合にはステップ１に復帰する。

ステップ８では依頼作業検討部１６が当該作業が実行可
能な設備の稼動状況を再チエツクし、ステップ９にて実
行可能な場合にはステップ１１にてメツセージ作成・解
釈部１５が作業開始の返答を作成してメツセージ送受信
部１４を介してセルコントローラ２に送信し、不可能な
場合はステップ１０にて作業開始不可を返答してステッ
プ１へ復帰する。

ステップ１２では作業実行部１７が当該作業の実行プロ
グラムを起動してステップ１に復帰する。

以上の動作により、複数のコントローラで構成されるセ
ル用制御システムにおいて発生する作業依頼に対し、そ
の作業を実行可能な設備やその稼動状況を調べ、その結
果に応じて作業を実行し、或いは設備や作業を変更した
りするすることができる。

また、各作業設備の中には稼働頻度が突出して高いもの
や、消耗の激しいもの、或いは頻繁に調整を要するもの
等が含まれる場合があり、このような場合には同種の作
業設備を複数台よういしてそれぞれに優先順位を付して
登録し。

故障した場合にはこの優先順依願に代替するようにする
。

セルコントローラ２は上記第２図、第３図における作業
割り付け作業と並行して第４図のフローチャー１−に示
すような作業監視処理を実行する。

第４図において、ステップ１ではメツセージ送受信部６
が各コントローラ１からの作業終了報告を待ち受け、ス
テップ２にてメツセージ作成・解釈部５が到来した作業
終了報告の内容をみて終了した作業を特定し、ステップ
３にて作業管理部４がファイル１］８内の作業進行状況
の当該作業情報を終了に更新してステップ１に復帰する
。

第５図は各コントローラ１における作業監視処理を説明
するフローチャー１・である。

ステップ１−にて作業実行部１７は作業実行プログラム
の終了報告を待ぢ受け、これを受信するとステップ２へ
移り終了した同プログラムの作業内容を特定し、ステッ
プ３にてメツセージ作成・解釈部１５により当該作業の
終了報告メツセージを作成してメツセージ送受信部１４
を介してこれをセルコントローラ２へ送付する。

ステップ４では依頼作業検討部１６がファイル２０内の
当該作業の設備稼動状況情報を休止中に更新してステッ
プ］に復帰する。

第６図は第１図のメツセージ作成・解釈部５および同１
５が作成するメツセージのデータ構造の１例を示す図で
ある。送信先２６はメッセジの送り先を示し、その内容
には全コン１ヘロラ１を送信先とする場合と特定のコン
トローラを指定する場合等がある。メツセージ種２７は
メツセージの種類を表わし、その内容には作業依頼とそ
れに対する返答９作業開始命令９作業終了報告等がある
。メツセージ内容２８には作業依頼に対する作業名と付
随するパラメータ、作業可能２作業不可能２作業開始可
能２作業開始不可等の内容がある。

次に上記本発明の方法により、ロボットを用いてワーク
をコンベアに搬送する場合につき第７図を用いて説明す
る。

第７図において、ロボット４１、および同４２によりコ
ンベア５１．５２および５３が搬送する各種のワークを
所定の順序でコンベア５４に転送する。この場合、第６
図のメツセージ内容２８には「移載」という作業名と「
始点座標」「終点座標」、さらには「経路パターン」、
「ワークの形状」等のパラメータが記載され、セルコン
トローラ２は上記メツセージに従い作業進行状況を監視
しながら実行可能な作業を選択して対応する各ロボット
用の２台のコントローラ１に作業依頼のメツセージを伝
達する。

第８図は上記メツセージの」−例である。（ａ）はコン
ベア５１のワークをステーション３１からコンベア５４
のステーション３４に転送する場合、（ｂ）はコンベア
５２のワークをステジョン３２からコンベア５４のステ
ーション３４に転送する場合、（Ｃ）はコンベア５３の
ワクをステーション３３からコンベア５４のステーショ
ン３４に転送する場合を示し、それぞれには各ステーシ
ョンの座標と転送するワークの形状が記載される。

第９図は上記メツセージ２８内に記載する各座標値の一
例を説明する図である。ステーション３３を原点とし、
ステーション３１．３２．３４の座標値がそれぞれ（０
，４）、（０，２）（２Ｖ３．２）となっている。また
、ロボッＩ・４１．４２の座標値はそれぞれ（ｖ’３．
３）、（Ｊ３．１）となっている。

メツセージを受けたコントローラ１の依頼作業検討部１
６はメツセージ内容を見て、ファイル２１より自己が管
理する設備の中の現在休止中の設備を抽出し、ファイル
２１より上記休止設備の設備特性を調へ、依頼作業の実
行可能性な決定する。

第１０図（ａ）は上記ファイル２０より抽出された休止
中の設備の内容の１例であり、ロボット４１は形状が４
角、３角、丸の１．０　ｋ、　ｇまでのワークを半径２
ｍの範囲内で移載できることを表している。同様に同図
（ｂ）ばロボッＩ〜４２が形状が４角、３角、丸の他に
管状の２０ｋｇまでのワークを半径３ｍの範囲内で移載
できることを表している。

各ロボットのコントローラの依頼作業検討部１６は上記
のような休止中設備の内容と依頼作業メツセージの内容
とを照合して得られる第１１図に示すような検討結果よ
り、依頼作業の実行可能性と実行可能な設備名をセルコ
ントロラ２に回答する。

セルコントローラ２内の設備割付部７は上記回答に応じ
、作業可能設備がない場合にはそれを後回しにし、−台
のみが作業可能な場合には対応するコントローラ」−に
その実行を指示し、複数台が作業可能な場合には予め定
めた決定規則に従って実行する設備を選定する。

−上記決定規則は例えば以下に示すような観点から決定
され、ファイル１３内に予め登録される。

（１）予め優先順位を定める。

（２）作業休止期間の長い設備を優先する。

（３）単機能のように機能の少ない設備を優先する。

（４）作業速度の早い等、高性能の設備を優先する。

以」二の本発明実施例では、セルコントローラ２と各コ
ントローラ１間の情報交換にはメツセージを用いたが、
両者の間にメモリを設けて上記メツセージを一時的に格
納するようにすると上記情報交換のタイミング、！１１
整を容易にすることができる。

以上説明したように、本発明では変更を伴う作業に対し
設備や作業手順等をその状況におけ＝２３− る設備構成に応じて動的、かつ柔軟に割り付けることが
できるので、例えば設備に故障が発生した場合にその設
備を除外して作業を継続するようにすることができる。

〔発明の効果〕 本発明の作業用コントａ−ラは、作業命令の発生に応じ
て稼働可能な最優先順位の作業設備を選定して当該作業
を実行するので、作業命令や設備構成の変更に対して柔
軟、かつ迅速に対応でき、制御の効率を向上し、同時に
制御用ソフトの生成、管理等を容易にする。

さらに、セルコントローラにより複数の作業用コントロ
ーラを統括して管理するので、制御装置の構成を単純化
しその管理維持等を容易化する。

さらに、同一の作業を実行できる複数の作業設備を優先
順位付きでリストアツブして選定し、また、同一作業用
の作業設備を複数含むようにするので、故障をバックア
ップすることができ制御装置の信頼性を向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体構成を示す図。 第２図はセルコントローラ２における作業指示処理フロ
ー図、第３図はコントローラ１における作業指示処理フ
ロー図、第４図はセルコントローラ２における作業監視
処理フロー図、第５図はコンＩ−ローラ１における作業
監視処理フロ図、第６図はメツセージのデータ構造図、
第７図は本発明によるロボットのワーク転送状態を説明
する図、第８図は本発明に用いる作業依頼メツセージの
１例を示す図、第９図は本発明によるワーク転送の各座
標値を説明する図、第１０図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ
本発明に用いる設備特性メツセージの１例を示す図、第
１１図は本発明に用いる依頼作業の検討結果の１例な示
す図である。 ］・・・コントローラ、２・・・セルコントローラ、４
作業管理部、５．１５　各メツセージ作成・解釈部、６
．１４・・・各メツセージ送受信部、７・・・設備割付
部、８・規則登録部、１ｏ〜］３各ファイル、］−６・
・・依頼作業検討部、］−７・・作業実行部、１８・・
・設備稼動監視部、１９・・・設備特性・作業実行プロ
グラム登録部、２０〜２２・・各ファイル、２６・・・
送信先、２７・・・メツセージ種、２８・・・メツセー
ジ内容、３１〜３４・・各ステーション、４１．４２・
・・各ロボット、５１〜５４・・・各コンベア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の作業設備が行う作業の進行状況を監視して上
   記各作業の実行プログラムを生成する作業用コントロー
   ラにおいて、 全作業設備の稼働状況を記憶する手段と、作業命令に対
   して上記稼働状況記憶手段の情報より稼働可能な作業設
   備の全てを抽出する手段と、作業単位毎に実行可能な作
   業設備を優先順位順に記憶する設備決定規則記憶手段と
   、上記稼働可能設備抽出手段と設備決定規則記憶手段の
   情報より稼働可能であり最優先順位の設備を選定する設
   備割り付け手段とを備え、作業命令の発生により作業割
   り付け手段が選定する設備に当該作業の実行を命令する
   ようにしたことを特徴とする作業適応形コントローラ。 ２、作業の実行を制御する複数のコントローラと、全作
   業の進行状況を監視して上記各作業の実行の割り付けを
   行うセルコントローラと、上記複数のコントローラとセ
   ルコントローラ間の通信手段とを備えた制御装置におい
   て、上記セルコントローラは作業命令の発生によりその
   作業内容を上記コントローラの全てに送信する手段と、
   作業単位毎に実行可能な作業設備を優先順位順に記憶す
   る設備決定規則記憶手段と、作業割り付け手段とを備え
   、また、上記複数のコントローラはそれぞれが管理する
   作業設備の能力とそれらの稼働状況を記憶する手段と、
   上記セルコントローラが送信する作業内容に応じて上記
   作業設備能力とそれらの稼働状況記憶手段の情報より稼
   働可能な設備の全てを抽出してセルコントローラに送信
   する手段とを備え、セルコントローラの設備割り付け手
   段は上記コントローラが送信する稼働可能設備の全てと
   作業決定規則記憶手段の情報より優先順位の稼働可能作
   業設備を選定してコントローラに送信するようににした
   ことを特徴とする作業適応形コントローラ。 ３、複数の作業設備が行う作業の進行状況を監視して上
   記各作業の実行プログラムを生成する作業用コントロー
   ラの制御方法において、全作業設備の稼働状況と、作業
   の種別毎にこれらを実行可能な作業設備を優先順位順に
   分類して記憶し、作業命令の発生に応じて上記稼働状況
   情報と作業設備の優先順位順情報より稼働可能な最優先
   順位の作業設備を選定して当該作業を実行するようにし
   たことを特徴とする作業適応形コントローラの制御方法
   。 ４、セルコントローラにより作業実行計画を管理し、単
   位作業の実行を当該作業設備のコントローラにより制御
   する作業用コントローラの制御方法において、 上記コントローラはそれぞれが制御する作業設備の能力
   とその稼働状況を記憶し、上記セルコントローラは作業
   の種別毎にこれらを実行可能な作業設備を優先順位順に
   分類して記憶し、さらに、上記セルコントローラは発生
   する作業の内容を上記コントローラの全てに送信し、各
   コントローラは上記送信内容に該当する作業設備の設備
   特性とその稼働の可否をセルコントローラに返信し、こ
   れによりセルコントローラは上記稼働可能な当該作業設
   備の中から上記優先順位が最も高い作業設備を選定して
   当該作業を実行するようにしたことを特徴とする作業適
   応形コントローラの制御方法。 ５、請求項２において、上記セルコントローラの設備決
   定規則記憶手段、または上記複数のコントローラのそれ
   ぞれの作業設備能力記憶手段には、少なくとも各作業設
   備の最大作業能力情報を格納するようにしたことを特徴
   とする作業適応形コントローラ。 ６、請求項１および２および５において、上記複数のコ
   ントローラの中に同一の作業能力の作業設備を複数含む
   ようにし、上記セルコントローラの設備決定規則記憶手
   段は上記複数の同一作業能力の作業設備に優先順位を付
   して記憶するようにしたことを特徴とする作業適応形コ
   ントローラ。 ７、請求項１および２および５および６において、上記
   複数のコントローラと上記セルコントローラの中間にメ
   ッセージ一時記憶部を設け、これにより上記複数のコン
   トローラと上記セルコントローラ間を送受されるメッセ
   ージを一時記憶するようにしたことを特徴とする作業適
   応形コントローラ。