(57)【要約】【課題】スレーブ機器側で通信のプライオリティを判断して通信周期を制御可能な制御システム及び通信周期設定方法を提供する。【解決手段】スレーブ機器２０上位側のマスタ機器との間の通信プライオリティを、スレーブ機器２０下位側の接続機器が実行する処理毎にその内容に応じて設定する通信周期設定手段２１と、処理毎に設定した通信プライオリティを記憶しておく設定テーブル記憶手段２２と、各処理開始時に通信プライオリティ変更を判定する通信周期変更判定手段２３と、その変更をマスタ機器に通知する通信周期変更通知手段２４と、接続機器の動作を制御する接続機器処理実行手段２５と、マスタ機器から通信処理コマンドを受信して応答する通信処理コマンド送受信手段２６とを備える。マスタ機器はスレーブ機器２０から通知された通信プライオリティに対応する通信周期で、スレーブ機器２０との通信を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ機器と少なくとも１台以上のスレーブ機器とが接続され、前記マスタ機器から前記スレーブ機器へ所定の通信周期で通信処理コマンドを送信し、当該通信処理コマンドに対する応答を前記スレーブ機器から受信することで１サイクルとする通信方式を採用する制御システムであって、
前記スレーブ機器は、
自スレーブ機器で実行する各処理に対して、当該処理内容に応じた通信プライオリティを設定して、前記各処理中に行われる通信の通信周期を管理するための通信プライオリティテーブルを作成する通信周期設定手段と、
前記通信プライオリティテーブルを用いて、前記各処理を実行する都度、現在の通信周期を表す通信プライオリティと実行する処理に設定された通信プライオリティとを比較して、通信プライオリティを変更するか否かを判定する通信周期変更判定手段と、
前記通信周期変更判定手段で変更ありと判定された場合に、前記マスタ機器に対して変更する通信プライオリティを通知する通信周期変更通知手段とを備えることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システムであって、
マスタ機器及びスレーブ機器は、通信プライオリティと通信周期の対応関係を示す情報を予め有し、
前記マスタ機器は、
前記スレーブ機器から通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信する通信処理コマンド送受信手段を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項３】
マスタ機器と少なくとも１台以上のスレーブ機器とが接続され、前記マスタ機器から前記スレーブ機器へ所定の通信周期で通信処理コマンドを送信し、当該通信処理コマンドに対する応答を前記スレーブ機器から受信することで１サイクルとする通信方式を採用する制御システムの通信周期設定方法であって、
前記スレーブ機器は、
自スレーブ機器で実行する各処理に対して、当該処理内容に応じた通信プライオリティを設定して、前記各処理中に行われる通信の通信周期を管理するための通信プライオリティテーブルを作成する通信周期設定ステップと、
前記通信プライオリティテーブルを用いて、前記各処理を実行する都度、現在の通信周期を表す通信プライオリティと実行する処理に設定された通信プライオリティとを比較して、通信プライオリティを変更するか否かを判定する通信周期変更判定ステップと、
前記通信周期変更判定ステップで変更ありと判定された場合に、前記マスタ機器に対して変更する通信プライオリティを通知する通信周期変更通知ステップとを備えることを特徴とする通信周期設定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の通信周期設定方法であって、
マスタ機器及びスレーブ機器は、通信プライオリティと通信周期の対応関係を示す情報を予め有し、
前記マスタ機器は、前記スレーブ機器から通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信する通信処理コマンド送受信ステップを備えることを特徴とする通信周期設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスタ機器とスレーブ機器の通信周期を可変にする制御システム及び通信周期設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マスタ機器と、このマスタ機器に接続される複数のスレーブ機器と、これらスレーブ機器に接続されるセンサ又はアクチュエータ等とから構成される制御システムでは、アクチュエータの動作速度等の情報が登録されたシステム構成情報を予めマスタ機器に設定しておき、マスタ機器はこのシステム構成情報に基づいてスレーブ機器との通信周期、及びスレーブ機器のセンサ等に対するスキャン周期を設定するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７８４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の制御システムは以上のように構成されているので、マスタ機器が、システム構成情報に基づいて通信周期を設定して、スレーブ機器と定期的な通信を行っているが、スレーブ機器が何らかの異常を検出した場合であっても次の通信周期にならないとマスタ機器へ異常を通知できなかった。このため、異常の伝達に遅れが生じてしまうという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スレーブ機器側で通信のプライオリティを判断して通信周期を制御可能な制御システム及び通信周期設定方法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】
【０００６】
この発明に係る制御システムは、スレーブ機器が、自スレーブ機器で実行する各処理に対して、当該処理内容に応じた通信プライオリティを設定して、各処理中に行われる通信の通信周期を管理するための通信プライオリティテーブルを作成する通信周期設定手段と、通信プライオリティテーブルを用いて、各処理を実行する都度、現在の通信周期を表す通信プライオリティと実行する処理に設定された通信プライオリティとを比較して、通信プライオリティを変更するか否かを判定する通信周期変更判定手段と、通信周期変更判定手段で変更ありと判定された場合に、マスタ機器に対して変更する通信プライオリティを通知する通信周期変更通知手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る制御システムは、マスタ機器及びスレーブ機器が、通信プライオリティと通信周期の対応関係を示す情報を予め有し、マスタ機器はスレーブ機器から通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信する通信処理コマンド送受信手段を備えるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る通信周期設定方法は、スレーブ機器が、自スレーブ機器で実行する各処理に対して、当該処理内容に応じた通信プライオリティを設定して、各処理中に行われる通信の通信周期を管理するための通信プライオリティテーブルを作成する通信周期設定ステップと、通信プライオリティテーブルを用いて、各処理を実行する都度、現在の通信周期を表す通信プライオリティと実行する処理に設定された通信プライオリティとを比較して、通信プライオリティを変更するか否かを判定する通信周期変更判定ステップと、通信周期変更判定ステップで変更ありと判定された場合に、マスタ機器に対して変更する通信プライオリティを通知する通信周期変更通知ステップとを備えるようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る通信周期設定方法は、マスタ機器及びスレーブ機器が、通信プライオリティと通信周期の対応関係を示す情報を予め有し、マスタ機器はスレーブ機器から通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信する通信処理コマンド送受信ステップを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、スレーブ機器が、処理を実行する都度、現在の通信プライオリティと実行する処理の通信プライオリティを比較して変更するか否かを判定し、変更する場合にマスタ機器に通知するようにしたので、スレーブ機器側で処理毎の変化発生頻度等に応じて通信プライオリティを管理することができ、スレーブ機器側で発生した変化をマスタ機器に通知するまでの遅れ時間を短くすることができる。
【００１１】
この発明によれば、マスタ機器が、スレーブ機器から通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信するようにしたので、スレーブ機器側で処理毎の変化発生頻度等に応じて通信プライオリティを管理することができ、スレーブ機器側で発生した変化の情報を受信するまでの遅れ時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る制御システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す制御システムの、スレーブ機器２０の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す制御システムの、マスタ機器１０の内部構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１のスレーブ機器２０が備える処理実行テーブルの一例を示す説明図である。
【図５】実施の形態１のスレーブ機器２０の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１のマスタ機器１０の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る制御システムの全体構成を示すブロック図である。このうちのスレーブ機器２０の内部構成を図２に示し、マスタ機器１０の内部構成を図３に示す。この制御システムは、例えば、製造工程における組み立て加工ライン等において、ロボットを制御して部品を供給して、所定の温度になるまで加工して組み立てるといった動作を行う製造装置、加工装置等（接続機器３０）を制御するためのシステムである。この制御システムでは、マスタ機器１０からスレーブ機器２０に所定の通信周期で通信処理コマンドを送信し、その応答をスレーブ機器２０から受信することで１サイクルとする通信方式を採用する。以下、本実施の形態１では、マスタ機器１０とスレーブ機器２０間の通信周期の設定方法を説明する。
【００１４】
先ず、スレーブ機器２０の構成を説明する。スレーブ機器２０は、図１に示すように、上位装置としてマスタ機器１０が接続され、また、下位装置として、センサ及びアクチュエータを有する製造装置、加工装置等の接続機器３０が接続される。このスレーブ機器２０は、図２に示すように、通信プライオリティを接続機器３０が実行する処理毎に設定する通信周期設定手段２１と、メモリ等を有して通信プライオリティや接続機器３０の処理手順等を記憶しておく設定テーブル記憶手段２２と、通信プライオリティを変更するか否か判定する通信周期変更判定手段２３と、通信プライオリティの変更をマスタ機器１０に通知する通信周期変更通知手段２４と、接続機器３０の動作を制御する接続機器処理実行手段２５と、マスタ機器１０から通信処理コマンドを受信して応答する通信処理コマンド送受信手段２６とを備える。
【００１５】
図４は、設定テーブル記憶手段２２が備える処理実行テーブルの一例を示す説明図である。図４において、「処理手順」は接続機器３０が実行する各処理が時系列で予め登録された一覧である。この処理毎に、後述する通信周期設定手段２１が「通信プライオリティ」を設定する。なお、処理実行テーブル中、処理と通信プライオリティの対応関係を表す一覧が通信プライオリティテーブルである。
また、後述する接続機器処理実行手段２５が、接続機器３０の動作を「処理手順」に従って制御すると共に、接続機器３０が現在実行している処理の「ステータス」を「実行中」にする。
【００１６】
通信周期設定手段２１は、設定テーブル記憶手段２２が記憶する処理実行テーブルに登録された各処理内容に基づいて、各処理の通信プライオリティを設定し、処理実行テーブルに格納する。通信プライオリティとは、自スレーブ機器２０に対してマスタ機器１０が送信する通信処理コマンドの通信周期を表す指標であり、例えば通信プライオリティが「初期値」であれば通信周期は「１００ｍｓｅｃ」とし、通信プライオリティが「高」であれば通信周期は「２０ｍｓｅｃ」とする。通信周期設定手段２１は、接続機器３０の処理内容に基づいて、例えば、その処理中に異常が発生すると他機器への影響が大きいと判断される処理に対して、高頻度で通信を行って異常発生を監視するために、通信プライオリティ「高」を設定する。なお、通信プライオリティと通信周期の対応関係は、予め、マスタ機器１０とスレーブ機器２０に登録されているものとする。
【００１７】
通信周期変更判定手段２３は、接続機器３０が現在実行している処理から次の処理へ移る際に、設定テーブル記憶手段２２が記憶する処理実行テーブルを参照して、現在実行している処理に対して設定された通信プライオリティと、次の処理に対して設定された通信プライオリティとを比較する。通信周期変更判定手段２３は、通信プライオリティが同一であれば通信周期に変更なしと判定し、通信プライオリティが同一でなければ通信周期に変更ありと判定する。なお、通信周期変更判定手段２３は、接続機器３０が現在どの処理を実行しているかを示す情報を、設定テーブル記憶手段２２が記憶する処理実行テーブルの「ステータス」から取得する。
【００１８】
通信周期変更通知手段２４は、通信周期変更判定手段２３が通信周期に変更ありと判定した場合に、変更する通信プライオリティをマスタ機器１０に通知する。
【００１９】
接続機器処理実行手段２５は、設定テーブル記憶手段２２が記憶する処理実行テーブルに登録された各処理内容に基づいて、接続機器３０の動作を制御する。また、接続機器３０が現在どの処理を実行しているかを表すために、処理実行テーブルの「ステータス」を「実行中」に変更する。また、接続機器処理実行手段２５は、接続機器３０を監視して、異常が発生しているか等を示す状態情報を収集する。
【００２０】
通信処理コマンド送受信手段２６は、マスタ機器１０が通信プライオリティに従った通信周期で送信してくる通信処理コマンドを受信すると、これに応答して、接続機器処理実行手段２５が接続機器３０から収集した状態情報をマスタ機器１０へ送信する。
【００２１】
次に、マスタ機器１０の構成を説明する。マスタ機器１０は、図１に示すように、制御システムの上位装置であり、直接的な下位装置として少なくとも１台以上のスレーブ機器２０が接続され、これら各スレーブ機器２０を介して各接続機器３０を間接的に制御する。このマスタ機器１０は、図３に示すように、メモリ等を有して各スレーブ機器２０から通知される通信プライオリティを通信周期に変換して記憶しておく通信周期変更手段１１と、通信周期変更手段１１で記憶されている通信周期で通信処理コマンドを各スレーブ機器２０へ送信し、その応答を受信する通信処理コマンド送受信手段１２と、各スレーブ機器２０から受信した状態情報に基づいて、各接続機器３０の動作を制御するための動作指示情報又は動作制御情報を生成して送信する接続機器制御手段１３とを備える。
【００２２】
通信周期変更手段１１は、各スレーブ機器２０の通信周期を設定した通信周期一覧テーブルを有する。そして、スレーブ機器２０から通信プライオリティの通知を受信すると、通信周期一覧テーブルのうちのそのスレーブ機器２０の通信周期を、受信した通信プライオリティが表す通信周期に変更する。例えば、受信した通信プライオリティが「初期値」であれば通信周期を「１００ｍｓｅｃ」に設定し、通信プライオリティが「高」であれば通信周期を「２０ｍｓｅｃ」に設定する。このような通信プライオリティと通信周期の対応関係は、予め、マスタ機器１０とスレーブ機器２０に登録されているものとする。
【００２３】
通信処理コマンド送受信手段１２は、通信周期変更手段１１が有する通信周期一覧テーブルに設定された通信周期で、スレーブ機器２０へ通信処理コマンドを送信する。この通信処理コマンドは接続機器３０の状態情報要求等とする。また、通信処理コマンド送受信手段１２は、この通信処理コマンドに対してスレーブ機器２０が送り返してくる応答を受信する。
【００２４】
接続機器制御手段１３は、通信処理コマンド送受信手段１２が受信した状態情報に基づいて、各接続機器３０の動作を制御するための動作指示情報又は動作制御情報を生成して、その接続機器３０を管理するスレーブ機器２０へ送信し、制御システム全体を制御する。
【００２５】
次に、制御システムの動作を説明する。図５は、スレーブ機器２０の動作を示すフローチャートであり、図６は、マスタ機器１０の動作を示すフローチャートである。
先ず、図５を用いて、スレーブ機器２０の動作を説明する。スレーブ機器２０において、通信周期設定手段２１が、設定テーブル記憶手段２２の処理実行テーブル（図４）を参照して、処理内容に応じて各処理の通信プライオリティを設定する（ステップＳＴ１）。また、通信周期設定手段２１は、設定した通信プライオリティを、設定テーブル記憶手段２２の処理実行テーブルに格納する（ステップＳＴ２）。なお、ステップＳＴ１，ＳＴ２が通信周期設定ステップである。
【００２６】
制御システムの稼動が開始されると、マスタ機器１０からスレーブ機器２０へ処理実行指令が通知される（ステップＳＴ３）。この場合の通信周期は、通信プライオリティ「初期値」とする。即ち、最初の処理に設定される通信周期を、一律、通信プライオリティ「初期値」に設定しておき、マスタ機器１０は制御システムの稼動が開始されると自動的に通信プライオリティ「初期値」の通信周期で通信処理コマンドを送信する。
また、ステップＳＴ３で制御システムの稼動が開始され、マスタ機器１０が送信した処理実行指令を受信すると、接続機器処理実行手段２５は接続機器３０を制御して、処理実行テーブルの最初の処理を実行させる。
【００２７】
次の処理開始前に、通信周期変更判定手段２３が次の処理に設定された通信プライオリティが現在の通信プライオリティと同一か否か比較する（ステップＳＴ４、通信周期変更判定ステップ）。図４では先頭の「部品供給トレイを所定の位置にセットする」処理と、その次の「ライン１の部品をトレイＮｏ．１に供給する」処理とで、設定されている通信プライオリティが同一で通信周期変更が必要ないので（ステップＳＴ４“ＮＯ”）、通信周期変更判定手段２３は変更なしと判定する。
【００２８】
接続機器３０の処理が進むと、通信周期変更判定手段２３は、３番目の処理開始前に、３番目の処理に設定された通信プライオリティが現在実行中の２番目の処理の通信プライオリティと同一か否か比較する（ステップＳＴ４）。図５では「ライン１の部品をトレイＮｏ．１に供給する」処理と、その次の「ロボットアームを動かし、冶具に部品を供給する」処理とで、設定されている通信プライオリティが異なり通信周期変更の必要があるので（ステップＳＴ４“ＹＥＳ”）、通信周期変更判定手段２３は変更ありと判定する。
【００２９】
通信周期変更判定手段２３が変更ありと判定すると（ステップＳＴ４“ＹＥＳ”）、続いて、通信周期変更通知手段２４が変更する通信プライオリティを、マスタ機器１０へ通知する（ステップＳＴ５、通信周期変更通知ステップ）。なお、通信処理コマンド送受信手段２６は、マスタ機器１０から定期的に通信処理コマンドを受信しているが、通信周期変更通知手段２４で変更を通知した後に受信する通信処理コマンドの通信周期が変更後の通信周期になったか判定する（ステップＳＴ６）。変更後の通信周期になっていなければ（ステップＳＴ６“ＮＯ”）、通信処理コマンド送受信手段２６は、通信周期変更通知手段２４に再度、変更後の通信プライオリティ通知を行わせる（ステップＳＴ５）。変更後の通信周期になっていれば（ステップＳＴ６“ＹＥＳ”）、通信処理コマンド送受信手段２６は通信処理コマンドの受信を続行する。
【００３０】
次に、図６を用いて、マスタ機器１０の動作を説明する。制御システムの稼動が開始されると、マスタ機器１０の通信処理コマンド送受信手段１２が通信プライオリティ「初期値」が表す通信周期で、通信処理コマンド（この場合は処理実行指令）を送信する（ステップＳＴ１１）。
【００３１】
通信周期変更手段１１は、スレーブ機器２０から通信プライオリティ変更の通知を受信すると（ステップＳＴ１２“ＹＥＳ”）、受信した通信プライオリティに従って、通信周期一覧テーブルのうち、このスレーブ機器２０の通信周期を変更する（ステップＳＴ１３）。通信処理コマンド送受信手段１２は、通信周期一覧テーブルに変更があれば、変更された通信周期で通信処理コマンドを送信する。なお、ステップＳＴ１２，ＳＴ１３が通信処理コマンド送受信ステップである。
【００３２】
なお、上述の説明では、通信プライオリティを「初期値」と、初期値より高速周期の「高」の２段階設ける構成としたが、通信プライオリティは少なくとも２段階であればよく、それ以上設ける構成であってもよい。
【００３３】
以上より、実施の形態１によれば、スレーブ機器２０が、自スレーブ機器２０が管理する接続機器３０に実行させる各処理に対して、当該処理内容に応じた通信プライオリティを設定した処理実行テーブルを作成する通信周期設定手段２１と、処理実行テーブルの通信プライオリティを用いて、各処理を実行する都度、現在の通信周期を表す通信プライオリティと実行する処理に設定された通信プライオリティとを比較して、通信プライオリティを変更するか否かを判定する通信周期変更判定手段２３と、通信周期変更判定手段２３で変更ありと判定された場合に、マスタ機器１０に対して変更する通信プライオリティを通知する通信周期変更通知手段２４とを備えるように構成した。
このため、スレーブ機器２０側で通信周期の通信プライオリティを管理し、処理の実行に合わせて通信周期を変更するようにマスタ機器１０へ通知することにより、スレーブ機器２０は、例えば接続機器３０で発生した異常の通知遅れを短縮したり、通信周期を短くすることで接続機器３０の状態変化の通知回数を増やしたりすることができる。
【００３４】
また、マスタ機器１０及びスレーブ機器２０は、通信プライオリティと通信周期の対応関係を示す情報を予め有し、マスタ機器１０が、スレーブ機器２０から通信プライオリティの通知を受信する通信周期変更手段１１と、通知された通信プライオリティに応じた通信周期で通信処理コマンドを送信する通信処理コマンド送受信手段１２とを備えるように構成した。
このため、スレーブ機器２０から処理の実行に合わせて通知された通信プライオリティに応じて通信周期を変更することにより、マスタ機器１０は、例えば接続機器３０で発生した異常の受信までの時間を短縮したり、通信周期を短くすることで接続機器３０の状態変化の受信・把握回数を増やしたりすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  マスタ機器
１１  通信周期変更手段
１２  通信処理コマンド送受信手段
１３  接続機器制御手段
２０  スレーブ機器
２１  通信周期設定手段
２２  設定テーブル記憶手段
２３  通信周期変更判定手段
２４  通信周期変更通知手段
２５  接続機器処理実行手段
２６  通信処理コマンド送受信手段
３０  接続機器
【図１】
2011003974.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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