WO2021157513A1 - 制御システム - Google Patents

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WO2021157513A1
WO2021157513A1 PCT/JP2021/003493 JP2021003493W WO2021157513A1 WO 2021157513 A1 WO2021157513 A1 WO 2021157513A1 JP 2021003493 W JP2021003493 W JP 2021003493W WO 2021157513 A1 WO2021157513 A1 WO 2021157513A1
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display terminal
control device
unit
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康司 関本
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ファナック株式会社
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a control system, and particularly to a control system having an optimum congestion control function in two-way communication performed at a manufacturing site.
  • industrial machines are connected to a network and data is transmitted and received via the network.
  • a display terminal used for managing the operation of an industrial machine sequentially acquires an alert state, an axis position, load information, etc. from the industrial machine via a network and displays it on the screen.
  • the operator can manage whether the industrial machine is operating normally while observing the screen display of the display terminal (for example, Patent Document 1 and the like).
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the transmitting side can continue to send data to the receiving side. Therefore, if the data is continuously sent at a speed exceeding the data processing speed by the receiving side, the next data is accumulated more and more before the processing of the data received by the receiving side is completed. Then, this may cause a congestion state.
  • TCP congestion control is performed when a packet does not arrive normally, so when the packet arrives normally, it is not possible to limit the amount of data transmitted. Therefore, as described above, when the packet arrives at the receiving side but the data processing cannot keep up, TCP congestion control cannot cope with it.
  • One aspect of the present invention is a control system configured by bidirectional communication between a control device and a display terminal that displays the operating state of the control device, and is involved in processing data received from the other party.
  • a processing time management unit that measures the time and acquires and manages the processing time on the other side of the data transmitted to the other side from the other side, and data on the other side managed by the processing time management unit. It is a control system provided with a congestion control unit that adjusts the amount of data transmitted per unit time to the other party according to the processing time of the above.
  • Another aspect of the present invention is a control device that performs bidirectional communication with a display terminal, wherein the display terminal displays an operating state of the control device, and the control device receives data from the display terminal.
  • the processing time management unit and the processing time management unit manage the processing time of the data transmitted to the display terminal at the display terminal while measuring the time required for processing the data.
  • Control provided with a congestion control unit that adjusts the amount of data transmitted to the display terminal per unit time according to the data processing time of the data transmitted to the display terminal. It is a device.
  • the data transmitting side can perform congestion control suitable for the current data processing situation in consideration of the data processing time on the data receiving side.
  • FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a control system according to an embodiment of the present invention.
  • the control system 1 of the present invention is configured by connecting, for example, a control device 100 that controls an industrial machine and a display terminal 200 that displays information acquired from the control device 100 via a wired / wireless network 5.
  • NS The industrial machine controlled by the control device 100 may be a machine that processes a workpiece such as a machine tool, an injection molding machine, an electric discharge machine, or the like, or may be a robot, a conveyor, or the like. good.
  • the display terminal 200 may display information transmitted from one control device 100, or information from a plurality of control devices 100 such as a fog computer, a host computer, a manufacturing monitoring device, and the like. , And the information received from these plurality of control devices 100 may be displayed at the same time or by switching.
  • a plurality of control devices 100 such as a fog computer, a host computer, a manufacturing monitoring device, and the like.
  • the CPU 101 included in the control device 100 is a processor that controls the control device 100 as a whole.
  • the CPU 101 reads the system program stored in the ROM 102 via the bus 112, and controls the entire control device 100 according to the system program. Temporary calculation data, display data, various data input from the outside, and the like are temporarily stored in the RAM 103.
  • the non-volatile memory 104 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • the data written in the non-volatile memory 104 is retained in a stored state even when the power of the control device 100 is turned off.
  • the non-volatile memory 104 includes data and control programs read from the external device 122 via the interface 105, data and control programs input via the input device 121, data acquired from industrial machines, and the like. Each data acquired from the display terminal 200, each data acquired from a higher-level system such as a fog computer or a cloud server, and the like are stored.
  • the data and programs stored in the non-volatile memory 104 may be expanded in the RAM 103 at the time of execution / use. Further, various system programs such as a known analysis program are written in the ROM 102 in advance.
  • the interface 105 is an interface for connecting the CPU 101 of the control device 100 and an external device 122 such as a USB device. From the external device 122 side, for example, a control program used for controlling an industrial machine, each parameter, and the like can be read. Further, the control program and each parameter edited in the control device 100 are stored in the external storage means via the external device 122, or the display terminal 200, the fog computer, the cloud server, etc. via the network 5. Can be sent to your computer.
  • the PMC (programmable machine controller) 106 is a sequence program built in the control device 100 and is attached to an industrial machine and peripheral devices of the industrial machine (for example, a tool changer, an actuator such as a robot, or an industrial machine). A signal is output to the sensor, etc.) via the I / O unit 107 to control peripheral devices. Further, the PMC 106 receives signals from various switches and peripheral devices on the operation panel mounted on the main body of the industrial machine, performs necessary signal processing, and then passes the signals to the CPU 101.
  • each data read in the memory, data obtained as a result of executing the control program, the system program, etc. are output and displayed via the interface 108.
  • the input device 121 composed of a keyboard, a pointing device, and the like passes commands, data, and the like based on operations by the operator to the CPU 101 via the interface 109.
  • the interface 111 is an interface for connecting the CPU 101 of the control device 100 and the wired or wireless network 5.
  • a display terminal 200, a fog computer, a cloud server, and the like are connected to the network 5. Data is exchanged between the control device 100, the display terminal 200, the fog computer, the cloud server, and the like via the network 5.
  • the CPU 201 included in the display terminal 200 is a processor that controls the display terminal 200 as a whole.
  • the CPU 201 reads the system program stored in the ROM 202 via the bus 212, and controls the entire display terminal 200 according to the system program. Temporary calculation data, display data, various data input from the outside, and the like are temporarily stored in the RAM 203.
  • the non-volatile memory 204 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • the data written in the non-volatile memory 204 is retained in a stored state even when the power of the display terminal 200 is turned off.
  • the non-volatile memory 204 stores data input via the input device 221, data acquired from the control device 100, data acquired from a higher-level system such as a fog computer or a cloud server, and the like.
  • the data and programs stored in the non-volatile memory 204 may be expanded in the RAM 203 at the time of execution / use. Further, various system programs such as a known analysis program are written in the ROM 202 in advance.
  • each data read into the memory, data obtained as a result of executing the system program, etc. are output and displayed via the interface 208.
  • the input device 221 composed of a keyboard, a pointing device, and the like passes commands, data, and the like based on operations by the operator to the CPU 201 via the interface 209.
  • the interface 211 is an interface for connecting the CPU 201 of the display terminal 200 and the wired or wireless network 5.
  • a control device 100, a fog computer, a cloud server, and the like are connected to the network 5. Data is exchanged between the display terminal 200, the control device 100, the fog computer, the cloud server, and the like via the network 5.
  • the axis control circuit 130 for controlling the axis provided in the industrial machine receives the axis movement command amount from the CPU 101 and outputs the axis command to the servo amplifier 140. In response to this command, the servo amplifier 140 drives the servomotor 150 that moves the shaft included in the industrial machine.
  • the shaft servomotor 150 has a built-in position / speed detector, feeds back the position / speed feedback signal from the position / speed detector to the shaft control circuit 130, and performs position / speed feedback control.
  • FIG. 1 only one axis control circuit 130, one servo amplifier 140, and one servo motor 150 are shown, but in reality, only the number of axes provided in the industrial machine to be controlled Be prepared.
  • a control circuit 130 when controlling a general machine tool, three sets of axes that move the work relative to the main axis to which the tool is attached in the three linear axes (X-axis, Y-axis, Z-axis).
  • a control circuit 130 a servo amplifier 140, and a servo motor 150 are prepared.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of the functions provided by the control system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the CPU 101 included in the control device 100 constituting the control system 1 shown in FIG. 1 and the CPU 201 included in the display terminal 200 execute system programs, respectively, and the control device 100 and This is realized by controlling the operation of each part of the display terminal 200.
  • the control device 100 constituting the control system 1 includes a control unit 152, a display unit 154, an input unit 156, a processing time management unit 162, a congestion control unit 164, a data transmission unit 166, and a data reception unit 168. Further, a control program 158 for controlling the operation of the industrial machine 300 driven by the servomotor 150 is stored in advance on the RAM 103 to the non-volatile memory 104.
  • the control unit 152 executes a system program read from the ROM 102 by the CPU 101 included in the control device 100 shown in FIG. 1, mainly performs arithmetic processing using the RAM 103 and the non-volatile memory 104 by the CPU 101, and the axis control circuit 130 and the PMC 106. This is realized by performing control processing of each part of the industrial machine 300 using the above.
  • the control unit 152 analyzes the block of the control program 158 and controls the industrial machine 300 and its peripheral devices based on the analysis result. For example, when the block of the control program 158 commands each axis of the industrial machine 300 to be driven, the control unit 152 generates movement command data according to the command from the block and outputs the movement command data to the servomotor 150. do.
  • the control unit 152 is determined to operate the peripheral device. Is generated and output to the PMC 16. On the other hand, the control unit 152 acquires the position feedback value, the speed feedback value, the load information measured by the sensor, and the like of the servomotor 150.
  • the display unit 154 and the input unit 156 execute the system program read from the ROM 102 by the CPU 101 included in the control device 100 shown in FIG. 1, and perform arithmetic processing mainly by the CPU 101 using the RAM 103 and the non-volatile memory 104, and the interface 108. , 109 is realized by performing input / output processing.
  • the display unit 154 acquires information related to control from the control unit 152 and displays it on the display device 120. Further, the input unit 156 receives the operation of the operator from the input device 121 and outputs the operation to the control unit 152.
  • the processing time management unit 162 is realized by executing a system program read from the ROM 102 by the CPU 101 included in the control device 100 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 101 using the RAM 103 and the non-volatile memory 104. Will be done.
  • the processing time management unit 162 manages the processing time on the display terminal 200 of the data transmitted from the control device 100.
  • the processing time management unit 162 receives the processing time on the display terminal 200 of the data transmitted from the control device 100 via the data receiving unit 168. Then, based on the processing time of each received data, the data processing amount Dpn 2 per unit time on the display terminal 200 of the data transmitted from the control device 100 is calculated.
  • the processing time management unit 162 outputs the data processing amount Dpn 2 processed per unit time calculated to the congestion control unit 164.
  • processing time management unit 162 measures the processing time on the control device 100 for each data transmitted from the display terminal 200, and measures the measured processing time via the congestion control unit 164 and the data transmission unit 166. Is transmitted to the display terminal 200.
  • the congestion control unit 164 is realized by executing a system program read from the ROM 102 by the CPU 101 included in the control device 100 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 101 using the RAM 103 and the non-volatile memory 104. NS.
  • the congestion control unit 164 transmits data to the display terminal 200 via the data transmission unit 166 while controlling the amount of data transmitted to the display terminal 200 per unit time.
  • the congestion control unit 164 outputs the position information, load information, etc. of the servomotor 150 acquired by the control unit 152 to the display terminal 200 in response to a command from the control unit 152 or a data transmission request from the display terminal 200, for example. And send.
  • the congestion control unit 164 sets the data transmission amount Dsn 1 per unit time for the display terminal 200 to a preset value (relatively small value). Then, the data to be transmitted is transmitted to the display terminal 200 via the data transmission unit 166 within a range not exceeding the data amount Dsn 1 per unit time.
  • the congestion control unit 164 transmits data per unit time to the display terminal 200 based on the data processing amount Dpn 2 input from the processing time management unit 162 and processed per unit time by the display terminal 200. To control.
  • the congestion control unit 164 for example, has a data transmission amount Dsn 1 per unit time transmitted from the current control device 100 to the display terminal 200 and a data processing amount Dpn 2 processed per unit time by the display terminal 200. Compare with. Then, when the data processing amount Dpn 2 processed per unit time by the display terminal 200 is larger than the data transmission amount Dsn 1 per unit time transmitted from the control device 100 to the display terminal 200, the control device The data transmission amount Dsn 1 per unit time transmitted from 100 to the display terminal 200 is increased.
  • the congestion control unit 164 may compare Dsn 1 and Dpn 2 in consideration of a predetermined safety margin value.
  • the data transmission unit 166 and the data reception unit 168 execute a system program read from the ROM 102 by the CPU 101 included in the control device 100 shown in FIG. 1, and perform arithmetic processing mainly by the CPU 101 using the RAM 103 and the non-volatile memory 104. This is realized by performing input / output processing using the interface 111.
  • the data transmission unit 166 transmits data to the display terminal 200 based on a command from the congestion control unit 164. Further, the data receiving unit 168 passes the data received from the display terminal 200 to the processing time management unit 162.
  • the display terminal 200 constituting the control system 1 according to the present embodiment includes a data processing unit 252, a display unit 254, an input unit 256, a processing time management unit 262, a congestion control unit 264, a data transmission unit 266, and a data reception unit 268. ..
  • the data processing unit 252 is realized by executing a system program read from the ROM 202 by the CPU 201 included in the display terminal 200 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 201 using the RAM 203 and the non-volatile memory 204. NS.
  • the data processing unit 252 performs information processing based on the data transmitted from the control device 100.
  • the data processing unit 252 may create display data for the display terminal 200 based on the data transmitted from the control device 100, for example.
  • the data processing unit 252 may perform statistical processing based on the data transmitted from the control device 100, for example.
  • the display unit 254 and the input unit 256 execute the system program read from the ROM 202 by the CPU 201 included in the display terminal 200 shown in FIG. 1, and perform arithmetic processing mainly by the CPU 201 using the RAM 203 and the non-volatile memory 204, and the interface 208. , 209 is performed by performing input / output processing.
  • the display unit 254 displays the data processed by the data processing unit on the display device 120.
  • the input unit 256 receives the operation of the operator from the input device 221 and outputs the operation to the data processing unit 252.
  • the processing time management unit 262 is realized by executing a system program read from the ROM 202 by the CPU 201 included in the display terminal 200 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 201 using the RAM 203 and the non-volatile memory 204. Will be done.
  • the processing time management unit 262 manages the processing time on the control device 100 of the data transmitted from the display terminal 200.
  • the processing time management unit 262 receives the processing time on the control device 100 of the data transmitted from the display terminal 200 via the data receiving unit 268. Then, based on the processing time of each received data, the data processing amount Dpn 1 per unit time on the control device 100 of the data transmitted from the display terminal 200 is calculated.
  • the processing time management unit 262 outputs the data processing amount Dpn 1 processed per unit time calculated to the congestion control unit 264.
  • processing time management unit 262 measures the processing time on the display terminal 200 for each data transmitted from the control device 100, and transmits the data to the control device 100 via the congestion control unit 264 and the data transmission unit 266. do.
  • the congestion control unit 264 is realized by executing a system program read from the ROM 202 by the CPU 201 included in the display terminal 200 shown in FIG. 1 and performing arithmetic processing mainly by the CPU 201 using the RAM 203 and the non-volatile memory 204. NS.
  • the congestion control unit 264 transmits data to the control device 100 via the data transmission unit 266 while controlling the amount of data to be transmitted to the control device 100 per unit time.
  • the congestion control unit 264 transmits, for example, a data transmission request by the data processing unit 252 to the control device 100 in response to a command from the data processing unit 252 or a data transmission request from the control device 100.
  • the congestion control unit 264 sets the data transmission amount Dsn 2 per unit time for the control device 100 to a preset value (relatively small value). Then, the data to be transmitted is transmitted to the control device 100 via the data transmission unit 266 within a range not exceeding the data transmission amount Dsn 2 per unit time.
  • the congestion control unit 264 transmits data per unit time to the control device 100 based on the data processing amount Dpn 1 input from the processing time management unit 262 and processed per unit time by the control device 100. To control.
  • the congestion control unit 264 has, for example, a data transmission amount Dsn 2 per unit time transmitted from the current display terminal 200 to the control device 100 and a data processing amount Dpn 1 processed per unit time by the control device 100. Compare with. Then, when the data processing amount Dpn 1 processed by the control device 100 per unit time is larger than the data transmission amount Dsn 2 per unit time transmitted from the display terminal 200 to the control device 100, the display terminal The data transmission amount Dsn 2 per unit time transmitted from 200 to the control device 100 is increased.
  • the congestion control unit 264 may compare Dsn 2 and Dpn 1 in consideration of a predetermined safety margin value.
  • the data transmission unit 266 and the data reception unit 268 execute the system program read from the ROM 202 by the CPU 201 included in the display terminal 200 shown in FIG. 1, and perform arithmetic processing mainly by the CPU 201 using the RAM 203 and the non-volatile memory 204. This is realized by performing input / output processing using the interface 211.
  • the data transmission unit 266 transmits data to the control device 100 based on a command from the congestion control unit 264. Further, the data receiving unit 268 passes the data received from the control device 100 to the processing time management unit 262.
  • the data transmitting side in bidirectional communication, can perform congestion control suitable for the current data processing situation in consideration of the data processing time on the data receiving side. Become. In particular, when data is sequentially transmitted from the control device 100 to the display terminal 200 and displayed, the data currently acquired by the control device 100 and the data are displayed on the display device 220 of the display terminal 200. Since the deviation from the data is reduced, the worker can work safely.
  • the control device 100 and the display terminal 200 may have a configuration for monitoring the data processing status of the other party in a situation where the amount of data transmitted is small.
  • dummy data generation units 170 and 270 are provided in the control device 100 and the display terminal 200, respectively.
  • the dummy data generation units 170 and 270 for example, periodically generate predetermined data and instruct the processing time management unit 162 to transmit the generated data to the other party.
  • the control device 100 for example, it works effectively when the control device 100 is not monitored by the operator, or when the operator needs to log in to monitor the control device 100.
  • the data acquired by the control unit 152 is not sent from the control device 100 to the display terminal 200 when the operator is not logged in. Therefore, in such a state, the processing time management units 162 and 262 cannot manage the data processing state of the other party, and the congestion control units 164 and 264 cannot set appropriate data transmission amounts Dsn 1 and Dsn 2 per unit time. ..
  • the dummy data generation units 170 and 270 transmit dummy data at a predetermined timing and receive the processing time from the other party to always maintain appropriate data transmission amounts Dsn 1 and Dsn 2 per unit time. It becomes possible.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of the functions provided by the control device 100'according to the second embodiment.
  • the control device 100'according to the present embodiment is implemented by incorporating the display terminal 200 constituting the control system 1 according to the first embodiment as the display unit 200'in the control device 100.
  • Each unit of the control device 100'and the display unit 200' exchange data via an interface (not shown) for performing predetermined two-way communication. In this way, even when the display unit is integrated with the control device, each function of the present invention operates suitably.
  • Control system 5 Network 100 Control device 101 CPU 102 ROM 103 RAM 104 Non-volatile memory 105, 108, 109, 111 interface 106 PMC 107 I / O unit 112 Bus 120 Display device 121 Input device 122 External device 130 Axis control circuit 140 Servo amplifier 150 Servo motor 152 Control unit 154 Display unit 156 Input unit 158 Control program 162 Processing time management unit 164 Congestion control unit 166 Data Transmitter 168 Data receiver 170 Dummy data generator 200 Display terminal 201 CPU 202 ROM 203 RAM 204 Non-volatile memory 208, 209, 211 Interface 212 Bus 220 Display unit 221 Input device 252 Data processing unit 254 Display unit 256 Input unit 262 Processing time management unit 264 Congestion control unit 266 Data transmission unit 268 Data reception unit 270 Dummy data generation unit 300 industrial machinery

Abstract

制御システム１は、制御装置１００と、該制御装置１００の動作状態を表示する表示端末２００とが双方向通信を行うことで構成され、相手側から受信したデータの処理に掛かる時間を計測すると共に、相手側へと送信したデータの相手側での処理時間を相手側から取得して管理する処理時間管理部１６２，２６２と、処理時間管理部１６２，２６２により管理された、相手側でのデータの処理時間に応じて、相手側への単位時間あたりのデータ送信量を調整する輻輳制御部１６４，２６４と、を備える。

Description

制御システム
　本発明は、制御システムに関し、特に製造現場で行われる双方向通信において、最適な輻輳制御機能を有する制御システムに関する。
　工作機械等の産業機械が設置される製造現場では、産業機械をネットワークに接続して、そのネットワークを介してデータの送受信が行われる。例えば、産業機械の動作の管理に用いられる表示端末は、産業機械からネットワークを介してアラート状態や軸位置、負荷情報等を逐次取得し、画面上に表示する。オペレータは、表示端末の画面表示を見ながら、産業機械が正常に動作しているのかを管理することができる（例えば、特許文献１等）。
　産業機械及び他のコンピュータの間で通信する場合には、例えばＷｅｂＳｏｃｋｅｔ等の双方向通信プロトコルが利用される。ＷｅｂＳｏｃｋｅｔでは、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）上で低コストに双方向通信が実現出来る。ＴＣＰには、輻輳制御や、スロースタートという受信側の受信バッファの容量を超えないようにパケットをやり取りする仕組みがある。
特開２０１８－４５６８１号公報
　双方向通信では、送信側は受信側に対してデータを送り続けることが可能である。そのため、受信側によるデータの処理速度を超える速度でデータを送り続けると、受信側で受信したデータの処理が完了する前に次のデータがどんどん蓄積される。そして、これが原因で輻輳状態に陥る場合がある。
　一般に、ＴＣＰの輻輳制御はパケットが正常に届かない場合に行われるものであるため、正常にパケットが届いている場合には、データの送信量等の制限をすることができない。そのため、上記したような、受信側にパケットは届いているが、データの処理が追いつかない場合等に、ＴＣＰの輻輳制御は対応することができない。
　例えば、送信側の産業機械における工具等の座標値を受信側の表示端末に送信し、表示端末側で産業機械の画像を表示して工具の位置を管理する場合を考える。この時、送信側の産業機械が工具等の座標値を受信側の表示端末に対して送信し続けている際に、受信側の表示端末で受信したデータに基づく表示画像の作成処理が追いつかず、輻輳状態になってしまうと、実際の工具の位置と、表示端末上で表示される工具の位置に乖離が発生してしまう。工具の位置が実際の工具の位置から乖離して表示されると、表示端末を見ているオペレータが乖離した表示に基づいて誤った操作をしてしまう等といったことが発生し、非常に危険である。
　そこで、双方向通信においてデータの処理状況等を考慮した輻輳制御を可能とする技術が求められている。
　本発明の一態様は、制御装置と、該制御装置の動作状態を表示する表示端末とが双方向通信を行うことで構成された制御システムであって、相手側から受信したデータの処理に掛かる時間を計測すると共に、相手側へと送信したデータの相手側での処理時間を相手側から取得して管理する処理時間管理部と、前記処理時間管理部により管理された、相手側でのデータの処理時間に応じて、相手側への単位時間あたりのデータ送信量を調整する輻輳制御部と、を備えた制御システムである。
　本発明の他の態様は、表示端末と双方向通信を行う制御装置であって、前記表示端末は、前記制御装置の動作状態を表示するものであり、前記制御装置は、前記表示端末から受信したデータの処理に掛かる時間を計測すると共に、前記表示端末へと送信したデータの前記表示端末での処理時間を前記表示端末から取得して管理する処理時間管理部と、前記処理時間管理部により管理された、前記表示端末へと送信したデータの前記表示端末でのデータの処理時間に応じて、前記表示端末への単位時間あたりのデータ送信量を調整する輻輳制御部と、を備えた制御装置である。
　本発明の一態様により、双方向通信においてデータの送信側が、データの受信側におけるデータの処理時間を考慮して、現在のデータ処理状況に適した輻輳制御を行うことが可能となる。
一実施形態による制御システムの概略的なハードウェア構成図である。 第１実施形態による制御システムの概略的な機能ブロック図である。 第１実施形態の一変形例による制御システムの概略的な機能ブロック図である。 第２実施形態による制御システムの概略的な機能ブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　図１は本発明の一実施形態による制御システムの要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本発明の制御システム１は、例えば産業機械を制御する制御装置１００と、該制御装置１００から取得した情報を表示する表示端末２００とが、有線／無線のネットワーク５を介して接続されて構成される。制御装置１００が制御する産業機械は、工作機械、射出成形機、放電加工機等のようなワークを加工する機械であっても良く、また、ロボットや搬送機等のようなものであっても良い。表示端末２００は、１台の制御装置１００から送信された情報を表示するものであっても良いし、例えば、フォグコンピュータやホストコンピュータ、製造監視装置等のように、複数の制御装置１００から情報を受信して、これら複数の制御装置１００から受信した情報を同時に又は切り替えて表示するものであっても良い。
　本実施形態による制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１は、制御装置１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、バス１１２を介してＲＯＭ１０２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従って制御装置１００全体を制御する。ＲＡＭ１０３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。
　不揮発性メモリ１０４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成される。不揮発性メモリ１０４に書き込まれたデータは、制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１０４には、インタフェース１０５を介して外部機器１２２から読み込まれたデータや制御用プログラム、入力装置１２１を介して入力されたデータや制御用プログラム、産業機械から取得される各データや、表示端末２００から取得される各データ、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等の上位システムから取得される各データ等が記憶される。不揮発性メモリ１０４に記憶されたデータやプログラムは、実行時／利用時にはＲＡＭ１０３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１０２には、公知の解析プログラム等の各種システム・プログラムが予め書き込まれている。
　インタフェース１０５は、制御装置１００のＣＰＵ１０１とＵＳＢ装置等の外部機器１２２と接続するためのインタフェースである。外部機器１２２側からは、例えば産業機械の制御に用いられる制御用プログラムや各パラメータ等を読み込むことができる。また、制御装置１００内で編集した制御用プログラムや各パラメータ等は、外部機器１２２を介して外部記憶手段に記憶させたり、ネットワーク５を介して表示端末２００や、フォグコンピュータ，クラウドサーバ等の他のコンピュータに対して送信したりすることができる。
　ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１０６は、制御装置１００に内蔵されたシーケンス・プログラムで産業機械及び該産業機械の周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、産業機械に取付けられているセンサ等）にＩ／Ｏユニット１０７を介して信号を出力し、周辺装置を制御する。また、ＰＭＣ１０６は産業機械の本体に装備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１０１に渡す。
　表示装置１２０には、メモリ上に読み込まれた各データ、制御用プログラムやシステム・プログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース１０８を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置１２１は、インタフェース１０９を介して作業者による操作に基づく指令，データ等をＣＰＵ１０１に渡す。
　インタフェース１１１は、制御装置１００のＣＰＵ１０１と有線乃至無線のネットワーク５とを接続するためのインタフェースである。ネットワーク５には、表示端末２００や、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等が接続されている。制御装置１００と、表示端末２００や、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等の間では、ネットワーク５を介して相互にデータのやり取りが行われている。
　一方、本実施形態による表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１は、表示端末２００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ２０１は、バス２１２を介してＲＯＭ２０２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従って表示端末２００全体を制御する。ＲＡＭ２０３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。
　不揮発性メモリ２０４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成される。不揮発性メモリ２０４に書き込まれたデータは、表示端末２００の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ２０４には、入力装置２２１を介して入力されたデータ、制御装置１００から取得される各データ、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等の上位システムから取得される各データ等が記憶される。不揮発性メモリ２０４に記憶されたデータやプログラムは、実行時／利用時にはＲＡＭ２０３に展開されても良い。また、ＲＯＭ２０２には、公知の解析プログラム等の各種システム・プログラムが予め書き込まれている。
　表示装置２２０には、メモリ上に読み込まれた各データ、システム・プログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース２０８を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置２２１は、インタフェース２０９を介して作業者による操作に基づく指令，データ等をＣＰＵ２０１に渡す。
　インタフェース２１１は、表示端末２００のＣＰＵ２０１と有線乃至無線のネットワーク５とを接続するためのインタフェースである。ネットワーク５には、制御装置１００や、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等が接続されている。表示端末２００と、制御装置１００や、フォグコンピュータ、クラウドサーバ等の間では、ネットワーク５を介して相互にデータのやり取りが行われている。
　産業機械が備える軸を制御するための軸制御回路１３０はＣＰＵ１０１からの軸の移動指令量を受けて、軸の指令をサーボアンプ１４０に出力する。サーボアンプ１４０はこの指令を受けて、産業機械が備える軸を移動させるサーボモータ１５０を駆動する。軸のサーボモータ１５０は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路１３０にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では軸制御回路１３０、サーボアンプ１４０、サーボモータ１５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる産業機械に備えられた軸の数だけ用意される。例えば、一般的な工作機械を制御する場合には、工具が取り付けられた主軸に対してワークを直線３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向へと相対的に移動させる３組の軸制御回路１３０、サーボアンプ１４０、サーボモータ１５０が用意される。
　図２は、本発明の第１実施形態による制御システム１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御システム１が備える各機能は、図１に示した制御システム１を構成する制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１及び表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がそれぞれシステム・プログラムを実行し、制御装置１００及び表示端末２００の各部の動作を制御することにより実現される。
　本実施形態による制御システム１を構成する制御装置１００は、制御部１５２、表示部１５４、入力部１５６、処理時間管理部１６２、輻輳制御部１６４、データ送信部１６６、データ受信部１６８を備える。また、ＲＡＭ１０３乃至不揮発性メモリ１０４上には、サーボモータ１５０で駆動する産業機械３００の動作を制御するための制御用プログラム１５８が予め記憶されている。
　制御部１５２は、図１に示した制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１０１によるＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４を用いた演算処理と、軸制御回路１３０、ＰＭＣ１０６を用いた産業機械３００の各部の制御処理が行われることで実現される。制御部１５２は、制御用プログラム１５８のブロックを解析し、その解析結果に基づいて産業機械３００及びその周辺装置を制御する。制御部１５２は、例えば制御用プログラム１５８のブロックが産業機械３００の各軸を駆動させるように指令している場合には、ブロックによる指令に従って移動指令データを生成してサーボモータ１５０に対して出力する。また、制御部１５２は、例えば制御用プログラム１５８のブロックが産業機械３００に取り付けられた搬送機械やセンサ等の周辺装置を動作させるように指令している場合には、該周辺装置を動作させる所定の信号を生成してＰＭＣ１６に出力する。一方で、制御部１５２は、サーボモータ１５０の位置フィードバック値や速度フィードバック値、センサ等で測定された負荷情報等を取得する。
　表示部１５４及び入力部１５６は、図１に示した制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１０１によるＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４を用いた演算処理と、インタフェース１０８，１０９を用いた入出力処理が行われることで実現される。表示部１５４は、制御に係る情報を制御部１５２から取得して表示装置１２０に表示する。また、入力部１５６は、入力装置１２１からのオペレータの操作を受け付けて、制御部１５２へと出力する。
　処理時間管理部１６２は、図１に示した制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１０１によるＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４を用いた演算処理が行われることで実現される。処理時間管理部１６２は、制御装置１００から送信したデータの表示端末２００上での処理時間を管理する。処理時間管理部１６２は、データ受信部１６８を介して、制御装置１００から送信したデータの表示端末２００上での処理時間を受信する。そして、受信した各データの処理時間に基づいて、制御装置１００から送信したデータの表示端末２００上での単位時間当たりのデータ処理量Ｄｐｎ2を算出する。処理時間管理部１６２は、算出した単位時間あたりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ2を、輻輳制御部１６４に出力する。
　また、処理時間管理部１６２は、表示端末２００から送信されてきた各データについて、制御装置１００上での処理時間を計測し、その計測した処理時間を輻輳制御部１６４、データ送信部１６６を介して表示端末２００へと送信する。
　輻輳制御部１６４は、図１に示した制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１０１によるＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４を用いた演算処理が行われることで実現される。輻輳制御部１６４は、表示端末２００に対して送信するデータの単位時間あたりのデータ送信量を制御しながら、データ送信部１６６を介して表示端末２００に対してデータを送信する。輻輳制御部１６４は、例えば制御部１５２からの指令や、表示端末２００からのデータ送信要求に応じて、制御部１５２で取得されたサーボモータ１５０の位置情報や負荷情報等を表示端末２００に対して送信する。輻輳制御部１６４は、制御装置１００が動作を開始した初期の段階では、表示端末２００に対する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1を予め設定された値（比較的小さな値）とする。そして、単位時間あたりのデータ量Ｄｓｎ1を超えない範囲で、送信対象となるデータをデータ送信部１６６を介して表示端末２００へと送信する。
　輻輳制御部１６４は、処理時間管理部１６２から入力された、表示端末２００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ2に基づいて、表示端末２００に送信する単位時間あたりのデータ送信量を制御する。輻輳制御部１６４は、例えば、現在の制御装置１００から表示端末２００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1と、表示端末２００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ2とを比較する。
そして、表示端末２００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ2が制御装置１００から表示端末２００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1よりも大きい場合には、制御装置１００から表示端末２００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1を増加させる。一方で、表示端末２００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ2が制御装置１００から表示端末２００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1よりも小さい場合には、制御装置１００から表示端末２００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1を減少させる。輻輳制御部１６４は、予め定められた所定の安全マージン値を考慮してＤｓｎ1とＤｐｎ2を比較するようにしても良い。
　データ送信部１６６及びデータ受信部１６８は、図１に示した制御装置１００が備えるＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１０１によるＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４を用いた演算処理と、インタフェース１１１を用いた入出力処理が行われることで実現される。データ送信部１６６は、輻輳制御部１６４からの指令に基づいてデータを表示端末２００へと送信する。また、データ受信部１６８は、表示端末２００から受信したデータを処理時間管理部１６２へと渡す。
　本実施形態による制御システム１を構成する表示端末２００は、データ処理部２５２、表示部２５４、入力部２５６、処理時間管理部２６２、輻輳制御部２６４、データ送信部２６６、データ受信部２６８を備える。
　データ処理部２５２は、図１に示した表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ２０１によるＲＡＭ２０３、不揮発性メモリ２０４を用いた演算処理が行われることで実現される。データ処理部２５２は、制御装置１００から送信されてきたデータに基づいた情報処理を行う。データ処理部２５２は、例えば制御装置１００から送信されてきたデータに基づいて表示端末２００に対する表示用のデータを作成するようにしても良い。データ処理部２５２は、例えば制御装置１００から送信されてきたデータに基づいた統計処理を行うようにしても良い。
　表示部２５４及び入力部２５６は、図１に示した表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ２０１によるＲＡＭ２０３、不揮発性メモリ２０４を用いた演算処理と、インタフェース２０８，２０９を用いた入出力処理が行われることで実現される。表示部２５４は、データ処理部により処理されたデータを表示装置１２０に表示する。また、入力部２５６は、入力装置２２１からのオペレータの操作を受け付けて、データ処理部２５２へと出力する。
　処理時間管理部２６２は、図１に示した表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ２０１によるＲＡＭ２０３、不揮発性メモリ２０４を用いた演算処理が行われることで実現される。処理時間管理部２６２は、表示端末２００から送信したデータの制御装置１００上での処理時間を管理する。処理時間管理部２６２は、データ受信部２６８を介して、表示端末２００から送信したデータの制御装置１００上での処理時間を受信する。そして、受信した各データの処理時間に基づいて、表示端末２００から送信したデータの制御装置１００上での単位時間当たりのデータ処理量Ｄｐｎ1を算出する。処理時間管理部２６２は、算出した単位時間あたりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ1を、輻輳制御部２６４に出力する。
　また、処理時間管理部２６２は、制御装置１００から送信されてきた各データについて、表示端末２００上での処理時間を計測し、輻輳制御部２６４、データ送信部２６６を介して制御装置１００に送信する。
　輻輳制御部２６４は、図１に示した表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ２０１によるＲＡＭ２０３、不揮発性メモリ２０４を用いた演算処理が行われることで実現される。輻輳制御部２６４は、制御装置１００に対して送信するデータの単位時間あたりの送信量を制御しながら、データ送信部２６６を介して制御装置１００に対してデータを送信する。輻輳制御部２６４は、例えばデータ処理部２５２からの指令や、制御装置１００からのデータ送信要求に応じて、データ処理部２５２によるデータ送信要求等を制御装置１００に対して送信する。輻輳制御部２６４は、表示端末２００が動作を開始した初期の段階では、制御装置１００に対する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2を予め設定された値（比較的小さな値）とする。そして、単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2を超えない範囲で、送信対象となるデータを、データ送信部２６６を介して制御装置１００に送信する。
　輻輳制御部２６４は、処理時間管理部２６２から入力された、制御装置１００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ1に基づいて、制御装置１００に送信する単位時間あたりのデータ送信量を制御する。輻輳制御部２６４は、例えば、現在の表示端末２００から制御装置１００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2と、制御装置１００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ1とを比較する。そして、制御装置１００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ1が表示端末２００から制御装置１００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2よりも大きい場合には、表示端末２００から制御装置１００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2を増加させる。一方で、制御装置１００での単位時間当たりに処理されたデータ処理量Ｄｐｎ1が表示端末２００から制御装置１００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2よりも小さい場合には、表示端末２００から制御装置１００に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ2を減少させる。輻輳制御部２６４は、予め定められた所定の安全マージン値を考慮してＤｓｎ2とＤｐｎ1を比較するようにしても良い。
　データ送信部２６６及びデータ受信部２６８は、図１に示した表示端末２００が備えるＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ２０１によるＲＡＭ２０３、不揮発性メモリ２０４を用いた演算処理と、インタフェース２１１を用いた入出力処理が行われることで実現される。データ送信部２６６は、輻輳制御部２６４からの指令に基づいてデータを制御装置１００へと送信する。また、データ受信部２６８は、制御装置１００から受信したデータを処理時間管理部２６２へと渡す。
　上記した構成を備えた制御システム１では、双方向通信においてデータの送信側が、データの受信側におけるデータの処理時間を考慮して、現在のデータ処理状況に適した輻輳制御を行うことが可能となる。特に、制御装置１００から表示端末２００に対して逐次データを送信して表示する場合等には、現時点で制御装置１００において取得されているデータと、表示端末２００の表示装置２２０に表示されているデータとの乖離が少なくなるため、作業者が安全に作業を行うことができる。
　本実施形態の制御システム１の一変形例として、制御装置１００及び表示端末２００は、データの送信量が少ない状況において、相手側のデータ処理状況を監視するための構成を備えていても良い。例えば、図３に例示されるように、制御装置１００、表示端末２００に、それぞれダミーデータ生成部１７０、２７０を設ける。ダミーデータ生成部１７０、２７０は、例えば定期的に所定のデータを生成し、生成したデータを相手側に対して送信するように処理時間管理部１６２に指令する。この様な構成を設けることで、制御装置１００と表示端末２００との間でほとんどデータの送受信が行われていない状態においても、相手側のデータ処理状況を監視して、そのデータ処理状況に応じた相手側に対して送信する単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1，Ｄｓｎ2を設定することが可能となる。
　上記の変形例では、例えば、制御装置１００がオペレータによる監視が行われていない状態がある場合、制御装置１００を監視するためにオペレータがログインする必要がある場合等に有効に働く。このような制御装置１００では、オペレータがログインしていない状態では、制御装置１００から表示端末２００に対して制御部１５２が取得したデータは送られない。そのため、そのような状態では処理時間管理部１６２、２６２は相手のデータ処理の状態を管理できず、輻輳制御部１６４、２６４は適切な単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1，Ｄｓｎ2を設定できない。しかしながら、ダミーデータ生成部１７０、２７０が所定のタイミングでダミーデータを送信し、その処理時間を相手側から受信することで、適切な単位時間あたりのデータ送信量Ｄｓｎ1，Ｄｓｎ2を常に維持することが可能となる。
　図４は、第２実施形態による制御装置１００’が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１００’は、第１実施形態による制御システム１を構成する表示端末２００を表示部２００’として制御装置１００に組み込みで実装したものとなる。制御装置１００’の各部と表示部２００’とは、所定の双方向通信を行うためのインタフェース（図示せず）を介してデータのやり取りを行う。この様に、表示部を制御装置に一体型に構成した場合であっても、本発明の各機能は好適に動作する。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
　　１　制御システム
　　５　ネットワーク
　　１００　制御装置
　　１０１　ＣＰＵ
　　１０２　ＲＯＭ
　　１０３　ＲＡＭ
　　１０４　不揮発性メモリ
　　１０５，１０８，１０９，１１１　インタフェース
　　１０６　ＰＭＣ
　　１０７　Ｉ／Ｏユニット
　　１１２　バス
　　１２０　表示装置
　　１２１　入力装置
　　１２２　外部機器
　　１３０　軸制御回路
　　１４０　サーボアンプ
　　１５０　サーボモータ
　　１５２　制御部
　　１５４　表示部
　　１５６　入力部
　　１５８　制御用プログラム
　　１６２　処理時間管理部
　　１６４　輻輳制御部
　　１６６　データ送信部
　　１６８　データ受信部
　　１７０　ダミーデータ生成部
　　２００　表示端末
　　２０１　ＣＰＵ
　　２０２　ＲＯＭ
　　２０３　ＲＡＭ
　　２０４　不揮発性メモリ
　　２０８，２０９，２１１　インタフェース
　　２１２　バス
　　２２０　表示装置
　　２２１　入力装置
　　２５２　データ処理部
　　２５４　表示部
　　２５６　入力部
　　２６２　処理時間管理部
　　２６４　輻輳制御部
　　２６６　データ送信部
　　２６８　データ受信部
　　２７０　ダミーデータ生成部
　　３００　産業機械

Claims (4)

  1. 　制御装置と、該制御装置の動作状態を表示する表示端末とが双方向通信を行うことで構成された制御システムであって、
    　相手側から受信したデータの処理に掛かる時間を計測すると共に、相手側へと送信したデータの相手側での処理時間を相手側から取得して管理する処理時間管理部と、
    　前記処理時間管理部により管理された、相手側でのデータの処理時間に応じて、相手側への単位時間あたりのデータ送信量を調整する輻輳制御部と、
    を備えた制御システム。
  2. 　表示端末と双方向通信を行う制御装置であって、
    　前記表示端末は、前記制御装置の動作状態を表示するものであり、
    　前記制御装置は、
    　前記表示端末から受信したデータの処理に掛かる時間を計測すると共に、前記表示端末へと送信したデータの前記表示端末での処理時間を前記表示端末から取得して管理する処理時間管理部と、
    　前記処理時間管理部により管理された、前記表示端末へと送信したデータの前記表示端末でのデータの処理時間に応じて、前記表示端末への単位時間あたりのデータ送信量を調整する輻輳制御部と、
    を備えた制御装置。
  3. 　定期的に所定のダミーデータを生成し、生成したデータを相手側に対して送信するように前記処理時間管理部に指令するダミーデータ生成部を有する請求項１に記載の制御システム。
  4. 　定期的に所定のダミーデータを生成し、生成したデータを前記表示端末に対して送信するように前記処理時間管理部に指令するダミーデータ生成部を有する請求項２に記載の制御装置。
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