JPH0656584B2 - 複数コンピュータによる分割処理システムにおける動作状態監視装置 - Google Patents

複数コンピュータによる分割処理システムにおける動作状態監視装置

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JPH0656584B2
JPH0656584B2 JP61279448A JP27944886A JPH0656584B2 JP H0656584 B2 JPH0656584 B2 JP H0656584B2 JP 61279448 A JP61279448 A JP 61279448A JP 27944886 A JP27944886 A JP 27944886A JP H0656584 B2 JPH0656584 B2 JP H0656584B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数のコンピュータが夫々割り当てられた所定
の時間内に一連の処理を分担し、シーケンシャルに交互
処理を行う分割処理システムにおいて、各コンピュータ
の動作状態を相互に監視することのできる動作状態監視
装置に関する。
近年、製造設備の自動化が急速に進んでおり、各種の産
業用ロボットが使用されている。これらの産業用ロボッ
トの制御は電子化されており、コンピュータ装置の高性
能化、低価格化によってマイクロコンピュータ等を利用
した専用の制御システムが多く採用されつつある。
ところで、一般に処理能力の小さなマイクロコンピュー
タ等を用いて、複雑な制御を実現しようとする場合、単
一のコンピュータでは処理能力、処理速度等が不足す
る。従って、複数のコンピュータを用いて処理を分担す
るシステム構成とすることが行われる。例えば、産業用
ロボットの制御においては、ロボット全体の制御の他、
ロボットアームの動作制御だけに着目したとしても、目
標位置と現在位置の比較、目標速度と実際の速度の比
較、これらの偏差からの指令値算出等ロボットアームの
駆動源であるモータのサーボ制御を中心とした多くの処
理があり、6軸のロボットアームの場合は上述の制御が
6軸全てについて必要であり、且つ各軸間の相互関係の
制御も必要となる。従って、実際上は複数のコンピュー
タによる分担処理が要請されることになる。
このような制御システムを複数のコンピュータを用いて
分担処理を行う構成とする場合、種々の構成方法が考え
られるが、本発明に係る処理システムは、例えば、3台
のコンピュータを用いている。すなわち、1台がメイン
コンピュータとしてロボット全体のシステム処理と、ロ
ボットアーム動作のための目標位置、指定速度等を扱
う。また、他の1台がメインコンピュータからの前記デ
ータからモータの加減速データ等を演算する演算コンピ
ュータとして機能し、他の残余の1台がサーボ制御コン
ピュータとして6軸分のモータを実際に動作させるため
の速度指令等を出力し、また、モータの速度、位置検出
等を行うように構成される。そして、各コンピュータは
夫々割り当てられた所定の時間内に一連の処理を分担
し、シーケンシャルに交互処理を行う。
このような複数のコンピュータにより処理分担を行うシ
ステムや、処理系統を多重化したシステムにおいて、各
コンピュータの異常を監視する方式は種々採用されてい
るが、一般には、異常監視、および異常処理のために、
夫々所定のハードウエアを用いたり、ソフトウエアを設
計して行っており、これらの設計、製造のための工数が
増大し、また設計、製造によるコストアップが生じると
いう不都合があった。
本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、複数のコンピュータが、夫々割り当てられた所
定の時間内に一連の処理を分担し、シーケンシャルに交
互処理を行う分割処理システムにおいて、各コンピュー
タの動作状態の監視を簡単な構成で実現することが可能
な複数コンピュータによる分割処理システムにおける動
作状態監視装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、1つの被制御
物に対して、複数のコンピュータが夫々割り当てられた
所定の時間内に分担して一連の処理を行う分割処理シス
テムにおいて、 前記各コンピュータの動作状態を示すチェックデータが
記憶されるチェックデータ領域を有し、前記複数のコン
ピュータが予め定めた順に前記チェックデータ領域をア
クセスする共用メモリと、 前記各コンピュータに設けられ、当該コンピュータのチ
ェックデータと、前記共用メモリに対するアクセス時に
取り込んだ他のコンピュータのチェックデータとが記憶
されるチェックデータ領域を有する複数のローカルメモ
リと、 当該コンピュータにおいて、前記共用メモリへのアクセ
ス時に当該コンピュータに係るチェックデータを更新す
るチェックデータ更新手段と、 当該コンピュータにおいて、前記ローカルメモリのチェ
ックデータ領域の全チェックデータを比較し、全コンピ
ュータの動作状態を判定する動作状態判定手段と、 を備えることを特徴とする。
次に、本発明に係る分割処理システムにおける動作状態
監視装置について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参
照しながら以下詳細に説明する。
第1図は本発明に係る複数コンピュータによる分割処理
システムの構成を示す図である。同図に示すように、本
発明に係る分割処理システムは、複数のコンピュータ1
0、12、14から構成される。ここで、参照符号16は被制
御物を示し、例えば、産業用ロボットにおけるロボット
ハンド部の駆動源となる6軸分のモータ等である。コン
ピュータ10(MCPU)はメインコンピュータとして機
能するものであり、ロボット全体のシステム制御を司る
と共に、ロボットアーム動作のための各軸の目標位置お
よび指定速度、動作スタートタイミング等の各データを
コンピュータ12(NCPU)に与え、またロボットアー
ムの各軸の現在位置データ、実際の動作速度、指令値と
の偏差その他のデータをコンピュータ14(SCPU)か
ら受け取り、次に、ロボットアームに与える指令を制御
するものである。コンピュータ12(NCPU)はメイン
コンピュータ(MCPU)10から受け取った目標位置、
指定速度などから所定のインターバル(後述する)毎に
モータ動作のための加減速や協調補間動作のためのデー
タを演算する演算コンピュータとして機能する。コンピ
ュータ14(SCPU)はサーボ制御コンピュータで、実
際に被制御物16(6軸、すなわち6個のモータ)をサー
ボ制御するため演算コンピュータ(NCPU)12から所
定のインターバル毎に動作のためのデータを受け取り、
入出力インタフェイス18のD/A変換器20を介して被制
御物16(各モータ)に動作指令信号を出力し、またイン
タフェイス22を介して被制御物16(各モータ)の現在の
各データを検出してメインコンピュータ(MCPU)10
に与えるものである。
これらの各コンピュータMCPU10、NCPU12、SC
PU14の間のデータは、全てマルチバス24を介して接続
された共用メモリ26を介して授受される。また、各コン
ピュータMCPU10、NCPU12、SCPU14には夫々
に対応して、各コンピュータが処理に際して使用するロ
ーカルメモリ28、30、32が設けられている。
各コンピュータ間のデータ授受が共用メモリ26を介して
行われることから、各コンピュータMCPU10、NCP
U12、SCPU14には、第2図に示すように、一定時間
毎に平等に共用メモリ26に対するアクセス可能時間が割
り当てられている。すなわち、第2図は各コンピュータ
MCPU10、NCPU12、SCPU14の各共用メモリ26
へのアクセス割り当てを示す割り込みタイミングを説明
するタイムチャートであり、第1図のシステムクロック
34からのクロック信号をインターバルタイマ36で計数
し、一定の時刻t毎に順次各コンピュータMCPU10、
NCPU12、SCPU14に割り込み信号が与えられ、こ
の割り込み信号が与えられたコンピュータのみがその時
間の間、共用メモリ26をアクセスすることが許可され
る。従って、各コンピュータMCPU10、NCPU12、
SCPU14は自己に割り当てられた共用メモリ26へのア
クセス可能時間の間に共用メモリ26から所要のデータを
自己のローカルメモリ28、30、32に取り込み、所定の処
理を行い、あるいは他のコンピュータに与えるべきデー
タを共用データ26に格納する。
本発明に係る分割処理システムにおける各コンピュータ
MCPU10、NCPU12、SCPU14は以上のような機
能分担となっているため、サーボ制御コンピュータ(S
CPU)14が被制御物16であるロボットアームの各軸の
駆動モータのサーボ制御を正常に行うためには、第3図
に示すように、時間3t毎の各コンピュータによる規則
正しい交互処理が必要となる。
すなわち、第3図は、サーボ制御コンピュータ(SCP
U)14における処理インターバルを示すタイムチャート
であり、サーボ制御コンピュータ(SCPU)14に対す
る割込信号はt′=3t毎に発性し、前述したように、
SCPU14は自己に割り当てられた時間tの間に共用メ
モリ26から演算コンピュータ(NCPU)12が演算した
指令データを取り込み、各軸モータのサーボ制御を行
い、あるいは各軸モータの現在位置、動作速度検出を行
い、共用メモリ26に格納する処理を行う。従って、t′
=3t毎の処理が厳密に守られるという保証によって、
各モータの位置データの変化量から実際の速度を求める
ことが可能であり、サーボ制御が正しく行えることにな
るものである。
さらに、具体的に説明すると、次の如くである。すなわ
ち、3つのコンピュータMCPU10、NCPU12、SC
PU14で処理しているのは、6軸ロボットアームの例で
いえば、6個のモータを適切に回すという、サーボモー
タ動作制御である。
このロボットアームの動作は三次元空間内での任意の2
点、A点、B点間をある指定速度で動くという動作が基
本となり、ロボットアームの全ての動きはこの動作の組
み合わせとなる。そこで、2点の間隔が短くて連続して
いれば、曲線となる。ロボット作業点の現在位置をA点
とし、「B点迄直線で、0.8msの速度で動け」という場
合、先ず、B点の座標データをMCPU10がティーチン
グデータから取り出し、0.8msという速度と共にNCP
U12へ渡す。メカニズムにショックを与えないようにA
点から徐々に加速し、定速(0.8ms)動作後、また徐々に
減速してB点に正確に到達させる必要があり、また、6
個のモータをばらばらに動作させたのでは、到達点は正
しくB点であっても、途中経路が直線とはならない。従
って、これらの条件を満たす各モータ動作の3t毎のデ
ータをNCPU12が数値演算によって作成し、SCPU
14へ渡すと、SCPU14はNCPU12からのデータに基
づいて、各モータを動かそうとする。然しながら、実際
のメカニズムでは指令値通りに動くとは限らず、動作遅
れがあり、偏差が生じ、各モータ間の負荷の違いにより
バランスがくずれることがある。これらを3t毎に実際
の位置データを読み込むことによって、位置と速度と加
速度を知り、補正しながらサーボ制御するのが、SCP
U14の機能である。これによってロボツトアーム先端の
作業点をスムーズに且つ正確にA点からB点へ動作させ
ることが出来る。
以上のような構成であるため、各コンピュータMCPU
10、NCPU12、SCPU14は共通メモリ26とのデータ
転送を各コンピュータに割り当てられたアクセス可能イ
ンターバル「t」以内に済ませ、且つ「t′=3tから
データ転送に要した時間を差し引いた残りの時間」以内
に、1サイクルに行うべき全ての処理を完了すれば、一
切の待ち時間、アイドル時間を必要とせず、夫々のコン
ピュータの持つ最大スピードで動作することが出来、極
めて処理効率の高いシステム構成となっている。
本発明に係る分割処理システムは概略以上のように構成
されるものであり、次に、本発明に係る動作状態監視装
置についてその構成、動作並びに作用について以下詳細
に説明する。
第1図の共用メモリ26はMCPU10、NCPU12、SC
PU14に夫々対応したMチェックデータ領域26a、Nチ
ェックデータ領域26b、Sチェックデータ領域26cが設け
られており、各コンピュータMCPU10、NCPU12、
SCPU14に対応したMローカルメモリ28、Nローカル
メモリ30、Sローカルメモリ32には夫々Mチェックデー
タバッファ28a、30a、32a、Nチェックデータバッファ2
8b、30b、32b、Sチェックデータバッファ28c、30c、32
cが設けられている。
本発明に係る動作状態監視装置では、各コンピュータM
CPU10、NCPU12、SCPU14は自己に与えられた
共用メモリ26のアクセス可能時間t(第2図参照、アク
セス権はt毎にMCPU10、NCPU12、SCPU14へ
と順次切り替わる)の間に、共用メモリ26の自己に対応
するチェックデータ領域を更新し(この場合、チェック
データ更新手段として機能する)、あるいは他のコンピ
ュータに対応するチェックデータ領域の内容を自己のロ
ーカルメモリ内の対応するチェックデータバッファに取
り込み、自己のチェックデータと他のコンピュータのチ
ェックデータが所定の関係を満足しているか否かを判定
し(この場合、動作状態判定手段として機能する)、異
常状態を監視することを基本としている。
すなわち、各コンピュータMCPU10、NCPU12、S
CPU14は電源投入時に各ローカルメモリ28、30、32の
各チェックデータバッファ28a乃至28c、30a乃至30c、32
a乃至32cを全て“0”にクリアし、スタートすると、例
えば、MCPU10であれば、自己に対するチェックデー
タバッファ28aの値を歩進し、共用メモリ26の対応する
Mチェックデータ領域26aに格納し、また共用メモリ26
の他のコンピュータに対応するチェックデータ領域26
a、26cから他のコンピュータのチェックデータを読み取
り、自己のローカルメモリのチェックデータバッファ28
b、28cにストアし、これらのチェックデータバッファ28
a、28b、28cの内容を比較し、MCPU10のMチェック
データバッファ28aの内容とNCPU12のNチェックデ
ータバッファ28bの内容およびMCPU10のMチェック
データバッファ28aの内容とSCPU14のSチェックデ
ータバッファ28cの内容の差が所定の関係、例えば、
“1”であると正常と判断し、それ以外の値であったら
異常と判断して所定の異常処理を行うものである。
これは、各コンピュータ10、12、14が、先に説明したよ
うに、所定の時間毎にシーケンシャルに順次定められた
処理を行っているため、処理を行う毎に自己のチェック
データを歩進していれば、この処理の正常性が失われな
い限り他のコンピュータのチェックデータとの差は常に
“1”であることに着目した異常監視方式である。
前述したように、本発明に係る分割処理システムは各コ
ンピュータ10、12、14が協調して、例えば、6軸駆動の
ロボットアームを動作させるものである。従って、MC
PU10、NCPU12、SCPU14のいずれかが一瞬でも
誤動作した場合には、ロボットアームの暴走を生じる虞
があり、安全上、作業上重要な問題となる。然しなが
ら、各コンピュータ10、12、14は共用メモリ26上でt時
間毎に、データを授受することによって制御を続けてお
り、いずれかのコンピュータが誤動作した場合、共用メ
モリ26中のチェックデータ領域26aおよび26cのデータが
等しくなる確率が極めて大きく、t時間後には次のコン
ピュータに処理が移り、このコンピュータによって直ち
に異常を検出することが出来る。従って、前記のような
手順によって各コンピュータ間のチェックデータの関係
が所定の関係を満たさずに異常が検出された場合には、
即座に各軸モータへの電源を切断し、且つ表示装置に異
常検出内容の表示をする等の異常処理を行ってロボット
アームが暴走する前にシステムを安全に停止させること
が可能となる。この異常処理は異常の発生から遅くても
t〜3t時間程度で行われる。
以上説明したように、本発明に係る動作状態監視装置
は、複数のコンピュータが、夫々割り当てられた所定の
時間内に一連の処理を分担し、シーケンシャルに交互処
理を行う分割処理システムにおいて、各コンピュータが
共用メモリに格納したチェックデータを更新しつつ、互
いに他のコンピュータのチェックデータと一定の関係に
あるか否かをチェックして、各コンピュータの異常監視
を行うことができ、また、異常監視のための特別のハー
ドウエアを要することなく、極めて簡単な方法で異常監
視が行え、設計製造の工数、コストの増大を生ずること
がないという利点を有する。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る複数コンピュータによる分割処理
システムの構成を示す図、 第2図は各コンピュータの共用メモリへのアクセス割り
当てを示す割込タイミングを説明するタイムチャート、 第3図はサーボ制御コンピュータにおける処理インター
バルを示すタイムチャートである。 10、12、14……コンピュータ、16……被制御物 18……入出力インターフェース、24……マルチバス 26……共用メモリ 26a、26b、26c……チェックデータ領域 28、30、32……ローカルメモリ 34……システムクロック 36……インターバルタイマ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの被制御物に対して、複数のコンピュ
    ータが夫々割り当てられた所定の時間内に分担して一連
    の処理を行う分割処理システムにおいて、 前記各コンピュータの動作状態を示すチェックデータが
    記憶されるチェックデータ領域を有し、前記複数のコン
    ピュータが予め定めた順に前記チェックデータ領域をア
    クセスする共用メモリと、 前記各コンピュータに設けられ、当該コンピュータのチ
    ェックデータと、前記共用メモリに対するアクセス時に
    取り込んだ他のコンピュータのチェックデータとが記憶
    されるチェックデータ領域を有する複数のローカルメモ
    リと、 当該コンピュータにおいて、前記共用メモリへのアクセ
    ス時に当該コンピュータに係るチェックデータを更新す
    るチェックデータ更新手段と、 当該コンピュータにおいて、前記ローカルメモリのチェ
    ックデータ領域の全チェックデータを比較し、全コンピ
    ュータの動作状態を判定する動作状態判定手段と、 を備えることを特徴とする複数コンピュータによる分割
    処理システムにおける動作状態監視装置。
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JP2767857B2 (ja) * 1989-02-07 1998-06-18 株式会社デンソー 複数のプロセッサユニットを有する制御システム
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