JPS63132344A - 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

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】 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けることを可能とする
異常監視方式に関するものであり、特に、各コンピュー
タの処理が定められた順で交互に正しく行われているが
否かを簡単な構成で監視することを可能とする異常監視
方式に関する。

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。

このようば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、処理系統を多量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ェアを用いたり、ソフトウェアを設
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
タの処理が定められた順で交互に正しく行われているか
否かを監視する異常監視方式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
おける異常監視方式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
分担し処理を行う分割処理システムにおいて、前記複数
のコンピュータが共通に使用する共用メモリと、前記共
用メモリは前記各コンピュータに対応するチェックデー
タ領域を有し、前記複数のコンピュータは前記割り当て
られた時間内に所定の処理を行うと共に、前記共用メモ
リ中の他のコンピュータに対応したチェックデータ領域
の内容を比較し、前記比較結果が所定の関係にあれば前
記共用メモリの自己に対応するチェックデータ領域の内
容を更新し、前記比較結果が所定の関係になげれば異常
状態として所定の異常処理を行うことを特徴とする。

次に、本発明に係る分割処理システムにおける異常監視
方式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
ータをコンビュータ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（Ｓ
ＣＰＵ）から受は取り、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（ＮＣＰ
Ｕ）はメインコンピュータ（ＭＣＰＵ）１０から受は取
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
作のだ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
めのデータを受は取り、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ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰ０１２、
Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４の間のデータは、全てマルチパス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ＭＣＰＵ１０ＳＮ　ＣＰ　Ｕ１
２．５ＣＰＵ１４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２８．３０．３
２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ＭＣＰＵＩＯ１Ｎ
ＣＰｔＪ１２．５ＣＰＵ１４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ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２．５ＣＰＵ１
４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
回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、一定の時刻り毎に順次各コ
ンピュータＭＣＰＵＩＯＳＮＣＰＵ１２．５ＣＰＬ１１
４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２
６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ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２．５ＣＰＵ１４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
ＭＣＰ　０１０．　Ｎ　ＣＰ　Ｕ１２．５ＣＰＵ１４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　（ＳＣＰＵ）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３を毎の各コ
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　（ＳＣ
ＰＵ）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”・３を毎に発生し、前述したよ
うに、５ＣＰＵ１４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）１
２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’＝３を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（である。すなわ
ち、３つのコンピュータＭＣＰｔＪＩＯ１ＮＣＰＵ１２
．５ＣＰｔＪ１４で処理しているのは、６軸ロボツトア
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、０．８＋ｎｓの速度で動け」という場合、先ず、
Ｂ点の座標データをＭＣＰＵＩＯがティーチングデータ
から取り出し、０　、８　ｍｓ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（０，８ｍ５）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３
を毎のデータをＮＣＰＵ１２が数値演算によって作成し
、５ＣＰＵ１４へ渡すと、Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４はＮＣＰＵ
１２からのデータに基づいて、各モータを動かそうとす
る。然しなから、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３を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、５ＣＰＵ１４の機能である。これによっ
てロボッ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
ＩＯ１ＮＣＰＵ１２、Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４は共用メモリ２
６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ｒｔＪ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、ｌサイクルに行うべき全ての処理を完
了すれば、−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、本発明に係る異常監視方式に
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ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２
、Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４に夫々対応したＭチェックデータ令
頁域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Ｍ
ＣＰＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２．５ＣＰＵ１４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ｙ２８ａ
　、３０ａ　、　３２ａ　、　Ｎチェックデータバッフ
ァ２８ｂ、３０ｂ、３２ｂ、Ｓチェックデータバッファ
２８ｃ、３０ｃ、３２ｃが設けられている。

本発明に係る異常監視方式では、各コンピュータＭＣＰ
ＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２．５ＣＰＵ１４は自己に与えられ
た共用メモリ２６のア久セス可能時間ｔ　（第２図参照
、アクセス権はｔ毎にＭＣＰｏｌｏ、　Ｎ　ＣＰ　Ｕ１
２、Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４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、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て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ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰ　ＬＪ
１２′、、Ｓ　ＣＰ　ＵＩ４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２
８ａ乃至２８ｃ、３０ａ乃至３０ｃ、３２ａ乃至３２Ｃ
を全て“θ″にクリアし、スタートすると、例えば、Ｍ
ＣＰＵＩＯ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２
６の他のコンピュータに対応するチェックデータ領域２
６ａ、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２８ｂ、２８ｃにストアし、これらのチェックデ−
タバッファ２８ａ、２８ｂ、２８ｃの内容を比較し、Ｍ
ＣＰＵＩＯ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ＭＣＰＵＩＯのＭチェックデータバッファ２８ａ
の内容と５ＣＰＵ１４のＳチｘツクデータバッファ２８
ｃ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、工４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
ェックデータを前進していれば、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
、ＭＣＰＵＩＯ１ＮＣＰＵ１２、Ｓ　ＣＰ　Ｕ１４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。然しなから、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のデータが正しくなる確率が極め
て太き（、を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〜３を時間程度で行われる。

以上説明したように、本発明に係る異常監視方式は、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、交互処理が正しく順序通りに進行
しているか否かの異常監視を行うものであるため、異常
監視のための特別のハードウェ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
ストの増大を生じ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・・！入出力インタフェース　２４・・・マル
チパス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. （１）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処理を行う分割処理システ
   ムにおいて、前記複数のコンピュータが共通に使用する
   共用メモリと、前記共用メモリは前記各コンピュータに
   対応するチェックデータ領域を有し、前記複数のコンピ
   ュータは前記割り当てられた時間内に所定の処理を行う
   と共に、前記共用メモリ中の他のコンピュータに対応し
   たチェックデータ領域の内容を比較し、前記比較結果が
   所定の関係にあれば前記共用メモリの自己に対応するチ
   ェックデータ領域の内容を更新し、前記比較結果が所定
   の関係になければ異常状態として所定の異常処理を行う
   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
   テムにおける異常監視方式。