JPWO2020044909A1 - 産業機器の制御装置及び産業機器のデータ収集システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照しつつ、本実施形態に係る産業機器のデータ収集システムの全体構成の一例について説明する。
次に、上記コントローラ3の詳細な内部構成を示す制御ブロック図を図2に示す。このコントローラ3は、CPU31と、メモリ32と、操作部33と、表示部34と、発信器35と、通信制御部36と、I/Oポート37と、カレンダIC38と、主電源39を有している。
次に上記データ収集システムにおけるコントローラ3とサーボアンプ4間のデータ送受手法について図3を参照しつつ説明する。上述したように、コントローラ3とサーボアンプ4の2つのノードは、それぞれ個別に駆動機械1の動作制御や状態に関する各種のデータを逐次取得して記憶可能となっている。図示する例では、コントローラ3自体がそのI/Oポート37を介して駆動機械1が備えるセンサ7からその状態を表すセンサ値を独自に検出し、時系列データとして記録される。この場合は、コントローラ3のCPU31がもともとハードウェア回路上の機能として実装されている割り込み処理により所定周期でセンサ値を読み取る。
以上説明したように、一般的なファクトリーオートメーションとしての産業機器システムにおいては、当該産業機器(この例の駆動機械1)に対して制御指令を出力する制御装置(この例のコントローラ3)を備える場合が多い。このような産業機器システムにおいて、近年では制御装置に高い計時精度で時間を計時可能な計時機能が要望されている。これは、例えば、産業機器システムの運用制御における異常予知や最適化を目的としたデータ解析に用いる各種データの収集にあたってその収集時刻についての高い計時精度が要求されているためである。
まず、本実施形態の例における計時カウンタ値の仕様について説明する。上述したように、計時カウンタ値はコントローラ3のメモリ32上に記録されて当該コントローラ3の内部だけで利用される計時パラメータであり、本実施形態の例では64ビット長の整数バイナリデータの形態で記録される。そしてその計時カウンタ値を上記ロギングデータ生成処理プログラムなどのアプリケーションソフトウェア上で扱う際には、1ビットが0.01μSに相当するよう小数点が付与される。具体的には、例えば計時カウンタ値の値が十進数表記の整数値「12345」である場合、アプリケーションソフトウェア上では「123.45μs」として扱われる。このように1ビットを0.01μs相当に割り当てたとしても、64ビットデータでは約2924年分の時間長を計時可能である。
また本実施形態の例において、上記の計時カウント処理プログラムでは、計時カウンタ値を当該コントローラ3の工場出荷時からの総経過時間として累積的に計時するよう処理する。つまり、図5に示すように、当該コントローラ3の個体(ロット)が工場で製造される際、または出荷される際に、計時カウンタ値は「0」に初期化されてリセットされる。そして上述したように、当該コントローラ3の主電源39が通電状態となっている間は、計時カウンタ値が常時継続的にカウントアップされて計時される。
サーボアンプ4からトレースデータを受信したコントローラ3のCPU31は、上記ロギングデータ生成処理プログラムを実行することで、そのトレースデータと当該コントローラ3自体が駆動機械1から取得したデータとを併せて図6に示すようなロギングデータを生成できる。本実施形態の例では、コントローラ3自体も同期通信周期Taでデータを取得していることから、全てのデータを同じ取得開始タイミング(=送信時刻)、同じ期間、同じサンプリング周期で正規化でき、すなわちデータ同期できる。なお、コントローラ3側とサーボアンプ4側でデータのサンプリング周期が異なる場合でも、それぞれ同じ取得期間分だけデータを抽出し、同期通信周期Taを基準のサンプリング周期として標本化しなおせばよい。
以上説明したように、本実施形態のデータ収集システム100によれば、カレンダIC38等の専用回路によらず、当該コントローラ3自体がその制御クロックCLKに同期して計時カウンタ値をカウントアップするという簡易な処理により独自の計時機能を実装することができる。そしてそのカウントアップが、産業機器に対してモーション制御指令を出力する同期通信周期と同じカウントアップ周期毎で実行されることで、当該コントローラ3の処理リソースの過剰な消費を抑えつつ、例えば上述した異常予知や最適化を目的とする解析対象の各種データの収集に適した計時精度を確保できる。また、制御クロックCLKの周期自体に誤差が生じる場合(つまり計時誤差が生じる場合)でも、同一の制御クロックCLKに同期する同期通信と同じカウントアップ周期でカウントアップした計時カウンタ値で計時しているため、例えば上記のデータ収集の計時精度としては問題ない。この結果、コントローラ3の計時機能を向上できる。なお、同期通信周期Taと同じ周期で行う計時カウンタ値への計時処理は、カウントアップに限られずカウントダウンしてもよい。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
上記実施形態では、コントローラ3が計時した計時カウンタ値に基づいて、当該コントローラ3自体でカウンタカレンダ情報を生成していたが、これに限られない。例えば、コントローラ3ではロギングデータにおける取得時刻としてカウンタカレンダ情報ではなく計時カウンタ値を付与し、そのロギングデータを受信したサーバ2がカウンタカレンダ情報を生成して付与しなおしてもよい。
2 サーバ(上位制御装置)
3 コントローラ(制御装置)
4 サーボアンプ(産業機器、モータ制御装置)
5 モータ(産業機器)
6 ランプ、アクチュエータ
7 スイッチ、センサ
8 通信ネットワーク
9 フィールドネットワーク
10 エンコーダ(外部機器)
21 カレンダIC(第2のカレンダIC)
31 CPU
32 メモリ
33 操作部
34 表示部
35 発信器(クロックデバイス)
36 通信制御部
37 I/Oポート
38 カレンダIC(第1のカレンダIC)
38a 補助電源
39 主電源
100 データ収集システム
Claims (14)
- 産業機器に所定の制御周期毎に制御指令を出力する産業機器の制御装置であって、
当該制御装置の制御クロックを生成するクロックデバイスと、
前記制御クロックに基づく前記所定の制御周期と同じ周期毎に計時カウンタ値をカウントする計時カウント部と、
を有することを特徴とする産業機器の制御装置。 - 制御対象の産業機器に対してデータの取得開始を指示するデータ取得指令を含み得る前記制御指令を当該産業機器へ送信する指令送信部と、
を有し、
前記所定の制御周期は、前記指令送信部が前記制御指令を産業機器へ送信する送信周期であることを特徴とする請求項1記載の産業機器の制御装置。 - 前記計時カウンタ値に基づいて所定の形式で時刻情報を表記した第1のカウンタカレンダ情報を生成する第1のカレンダ情報生成部と、
を有することを特徴とする請求項2記載の産業機器の制御装置。 - 前記指令送信部が前記データ取得指令を含む前記制御指令を送信した際の送信時刻を記憶する送信時刻記憶部と、
前記送信時刻に基づいて、前記産業機器から受信したデータに前記第1のカウンタカレンダ情報を付与したロギングデータを生成するロギング部と、
を有することを特徴とする請求項3記載の産業機器の制御装置。 - 前記指令送信部は、
前記産業機器を駆動するモータを駆動制御するモータ制御装置へ前記制御指令を送信し、
前記産業機器から受信した前記データは、
前記モータ制御装置が取得した前記モータの駆動制御に関するデータであることを特徴とする請求項4記載の産業機器の制御装置。 - 前記ロギング部は、
当該制御装置自体で取得したデータに対しても前記第1のカウンタカレンダ情報を付与して前記ロギングデータに含めることを特徴とする請求項5記載の産業機器の制御装置。 - 前記計時カウント部は、
当該制御装置の主電源の非投入期間も含めた累積時間として前記計時カウンタ値を計時することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の産業機器の制御装置。 - 前記計時カウント部は、
当該制御装置の工場出荷時に前記計時カウンタ値をリセットすることを特徴とする請求項7記載の産業機器の制御装置。 - 前記主電源と異なる補助電源での駆動で計時した時刻を表記する第1のICカレンダ情報を生成する第1のカレンダICを有し、
前記計時カウント部は、前記主電源の投入開始時に前記第1のICカレンダ情報に基づいて前記計時カウンタ値を補正することを特徴とする請求項7又は8記載の産業機器の制御装置。 - 前記計時カウンタ値、前記第1のカウンタカレンダ情報、及び前記第1のICカレンダ情報の少なくとも1つを表示する表示部と、
を有することを特徴とする請求項9記載の産業機器の制御装置。 - 前記計時カウンタ値は、
1ビットが0.01μsに相当する64ビットデータであり、
前記計時カウント部は、
前記制御周期の時間長に相当するビット数で前記計時カウンタ値をカウントすることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の産業機器の制御装置。 - 産業機器に制御指令を出力する産業機器の制御装置と、前記制御装置を制御する上位制御装置と、を有する産業機器のデータ収集システムであって、
前記制御装置は、
当該制御装置の制御クロックを生成するクロックデバイスと、
前記制御クロックに同期する所定の制御周期と同じ周期毎に計時カウンタ値をカウントする計時カウント部と、
データの取得開始を指示するデータ取得指令を含み得る前記制御指令を前記所定の制御周期で前記産業機器へ送信する指令送信部と、
前記指令送信部が前記データ取得指令を含む前記制御指令を送信した際の送信時刻を記憶する送信時刻記憶部と、
前記産業機器から受信した前記データに、前記送信時刻に基づく時刻情報を付与したロギングデータを生成するロギング部と、
前記ロギングデータを前記上位制御装置へ送信するデータ送信部と、
を有し、
前記上位制御装置は、
前記制御装置から前記ロギングデータを受信するデータ受信部
を有することを特徴とする産業機器のデータ収集システム。 - 前記制御装置は、
前記計時カウンタ値に基づいて所定の形式で表記した第1のカウンタカレンダ情報を生成する第1のカレンダ情報生成部と、
を有し、
前記ロギング部は、
前記送信時刻に基づく時刻情報を前記第1のカウンタカレンダ情報で表記して前記データに付与することを特徴とする請求項12記載の産業機器のデータ収集システム。 - 前記制御装置の前記ロギング部は、
前記送信時刻に基づく時刻情報を前記計時カウンタ値で表記して前記データに付与し、
前記上位制御装置は、
所定の形式で表記された計時時刻である第2のICカレンダ情報を生成する第2のカレンダICと、
前記制御装置から受信した計時カウンタ値と前記第2のICカレンダ情報との対応関係から所定の形式で表記された第2のカウンタカレンダ情報を生成する第2のカレンダ情報生成部と、
前記制御装置から受信した前記ロギングデータに付与された前記送信時刻に基づく時刻情報の前記計時カウンタ値を前記第2のカレンダ情報に変換する計時変換部と、
を有することを特徴とする請求項12記載の産業機器のデータ収集システム。
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