(57)【要約】【課題】クリーンルームの維持にかかるコストを抑制する。【解決手段】搬送システムに含まれるシリアル通信を介して制御される被制御機器を制御する制御システム１は、クリーンルーム内に配置された被制御機器をイーサネット通信を通じて制御する、クリーンルーム外に配置される制御装置１０と、クリーンルーム内に配置される変換装置２０Ａであって、制御装置１０とのイーサネット通信の通信データと、被制御機器３０Ａとのシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換装置２０Ａとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送システムに含まれる制御装置から、前記制御装置とイーサネット（登録商標）通信を介して制御される変換装置、および前記変換装置とシリアル通信を介して制御される被制御機器を制御する制御システムであって、
クリーンルーム内に配置された前記被制御機器をイーサネット通信を通じて制御する、前記クリーンルーム外に配置される制御装置と、
前記クリーンルーム内に配置される変換装置であって、前記制御装置とのイーサネット通信の通信データと、前記被制御機器とのシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換装置とを備える
制御システム。
【請求項２】
前記制御システムは、
複数の前記変換装置であって、複数の前記変換装置のそれぞれが複数の前記被制御機器のそれぞれとシリアル通信する複数の前記変換装置を備え、
前記制御装置は、
一のイーサネットインタフェースと、
複数の制御部であって、前記複数の制御部のそれぞれが複数の前記変換装置のそれぞれと前記一のイーサネットインタフェースによりイーサネット通信する複数の制御部を備える
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記変換装置は、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、
前記制御装置は、
前記バッファの使用量を推定する推定部と、
前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、
前記推定部が推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成部が送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レート以下に制限する第一制限部とを備える
請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記変換装置は、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファと、
前記バッファの使用量を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信する送信部とを備え、
前記制御装置は、
前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、
前記制御データの最大送信レートを、前記変換装置と前記被制御機器とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に決定する第二制限部とを備え、
前記第二制限部は、さらに、前記送信部から前記第一情報を受信したときには、前記最大送信レートをゼロに変更する
請求項２又は３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記送信部は、さらに、
前記第一情報を送信した後に、前記取得部が取得した前記使用量が第二閾値より小さくなったことを示す第二情報を前記制御装置に送信し、
前記第二制限部は、さらに、
前記最大送信レートがゼロに設定されている状態で前記送信部から前記第二情報を受信したときには、前記変換装置と前記被制御機器とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に前記最大送信レートを変更する
請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
変換装置によるイーサネット通信とシリアル通信との変換を介して被制御機器を制御する制御装置であって、
前記変換装置は、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、
前記制御装置は、
前記バッファの使用量を推定する推定部と、
前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、
前記推定部が推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成部が送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レート以下に制御する制限部とを備える
制御装置。
【請求項７】
制御装置によるイーサネット通信と、被制御機器によるシリアル通信とを相互に変換する変換装置であって、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファと、
前記バッファの使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信することで、前記制御装置が送信する制御データの最大送信レートをゼロに変更させる送信部とを備える
変換装置。
【請求項８】
搬送システムに含まれる制御装置から、前記制御装置とイーサネット通信を介して制御される変換装置、および前記変換装置とシリアル通信を介して制御される被制御機器を制御する制御システムの制御方法であって、
クリーンルーム外に配置される制御装置によって、前記クリーンルーム内に配置された前記被制御機器をイーサネット通信を通じて制御する制御ステップと、
前記クリーンルーム内に配置される変換装置によって、前記制御装置とのイーサネット通信の通信データと、前記被制御機器とのシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換ステップとを含む
制御方法。
【請求項９】
変換装置によるイーサネット通信とシリアル通信との変換を介して被制御機器を制御する制御装置の制御方法であって、
前記変換装置は、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、
前記制御方法は、
前記バッファの使用量を推定する推定ステップと、
前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成ステップと、
前記推定ステップで推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成ステップで送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レートに制御する制限ステップとを含む
制御方法。
【請求項１０】
制御装置によるイーサネット通信と、被制御機器によるシリアル通信とを相互に変換する変換装置の制御方法であって、
前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファの使用量を取得する取得ステップと、
前記使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信することで、前記制御装置が送信する制御データの最大送信レートをゼロに変更させる送信ステップとを含む
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、制御装置、変換装置、制御システムの制御方法、制御装置の制御方法、及び、変換装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などの施設内において、複数の処理装置間で天井又は床面などを走行する搬送車が物品を受け渡す搬送システムが利用されている。搬送車は、搬送システムの制御装置から制御情報を受信し、受信した制御情報に従って走行及び動作する。搬送システムは、例えば、クリーンルーム内に設置され、物品である半導体の製造工程に用いられる。
【０００３】
既存の搬送車は、十数年以上も前から工場において稼動しており、今でもレガシーデバイスインタフェース（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ）などのシリアル通信を用いて制御情報を受信する。これらレガシーデバイスインタフェースの通信規格であるＲＳ−２３２Ｃのシリアル通信の伝送距離では、数ｍ〜十数ｍ以内という制約がある。そのため、クリーンルーム内に搬送システムが配置される場合、搬送車をシリアル通信を介して制御する制御装置もクリーンルーム内に配置されているのが現状である。
【０００４】
特許文献１は、クリーンルーム内を走行する搬送車を制御する搬送車システムにおいて、搬送指令の発生から割付までの待時間を短くする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
クリーンルームは、その容積が大きいほど、清浄度を維持するために多くの設備が必要となり、クリーンルームの維持コストを抑えたいという要望がある。また、物品の製造や搬送に直接的に関与しない制御装置としてのコンピュータ、当該コンピュータを置く机およびコンピュータを操作する人が座る椅子などをクリーンルーム外に配置したいという要望もある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御システムは、搬送システムに含まれる制御装置から、前記制御装置とイーサネット（登録商標）通信を介して制御される変換装置、および前記変換装置とシリアル通信を介して制御される被制御機器を制御する制御システムであって、クリーンルーム内に配置された前記被制御機器をイーサネット通信を通じて制御する、前記クリーンルーム外に配置される制御装置と、前記クリーンルーム内に配置される変換装置であって、前記制御装置とのイーサネット通信の通信データと、前記被制御機器とのシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換装置とを備える。
【０００９】
これによれば、制御システムにおいて、クリーンルーム内に変換装置を配置することにより、制御装置としてのコンピュータをクリーンルーム内に配置しなければならないという制約がなくなり、制御装置がクリーンルーム外に配置される。変換装置が占める空間が制御装置より小さい場合、制御システムを構成する機器やそれを配置するための什器がクリーンルーム内で占める空間を小さくすることができ、クリーンルーム内での機器の省スペース化が図られる。これにより、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制することができる。
【００１０】
また、前記制御システムは、複数の前記変換装置であって、複数の前記変換装置のそれぞれが複数の前記被制御機器のそれぞれとシリアル通信する複数の前記変換装置を備え、前記制御装置は、一のイーサネットインタフェースと、複数の制御部であって、前記複数の制御部のそれぞれが複数の前記変換装置のそれぞれと前記一のイーサネットインタフェースによりイーサネット通信する複数の制御部を備えてもよい。
【００１１】
これによれば、制御システムにおいて、制御装置が一のイーサネットインタフェースを利用して複数の変換装置を介して複数の被制御機器に制御データを送信することができる。制御システムは、被制御機器の台数と同じ台数の制御装置を利用する場合と比較して、制御装置の台数を減らすことができる。また、制御装置が被制御機器の台数と同じ個数のイーサネットインタフェース又はレガシーデバイスインタフェース（シリアル通信インタフェースなど）を備える場合と比較して、制御装置が有するインタフェースの個数を削減できる。
【００１２】
また、前記変換装置は、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、前記制御装置は、前記バッファの使用量を推定する推定部と、前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、前記推定部が推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成部が送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レート以下に制限する第一制限部とを備えてもよい。
【００１３】
これによれば、制御システムにおいて、変換装置のバッファの使用量を推定し、これに応じて制御装置が送信する制御データの送信データレートを制限する。これにより、変換装置のバッファあふれ又は枯渇を抑制しながら被制御機器に制御データを届けることができる。
【００１４】
また、前記変換装置は、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファと、前記バッファの使用量を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信する送信部とを備え、前記制御装置は、前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、前記制御データの最大送信レートを、前記変換装置と前記被制御機器とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に決定する第二制限部とを備え、前記第二制限部は、さらに、前記送信部から前記第一情報を受信したときには、前記最大送信レートをゼロに変更してもよい。
【００１５】
これによれば、変換装置のバッファの使用量に基づいて、バッファあふれが生ずる蓋然性が高まった場合に、変換装置からの命令によっても制御装置が送信する制御データの送信データレートを少なくし、両装置の独立した判断に基づいてバッファあふれが生ずる蓋然性を一層低減させることができる。
【００１６】
また、前記送信部は、さらに、前記第一情報を送信した後に、前記取得部が取得した前記使用量が第二閾値より小さくなったことを示す第二情報を前記制御装置に送信し、前記第二制限部は、さらに、前記最大送信レートがゼロに設定されている状態で前記送信部から前記第二情報を受信したときには、前記変換装置と前記被制御機器とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に前記最大送信レートを変更してもよい。
【００１７】
これによれば、変換装置のバッファの使用量に基づいて、バッファの枯渇が生ずる蓋然性が高まった場合に、制御装置が送信する制御データの送信データレートを多くし、バッファの枯渇が生ずる蓋然性を低減させることができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る制御装置は、変換装置によるイーサネット通信とシリアル通信との変換を介して被制御機器を制御する制御装置であって、前記変換装置は、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、前記制御装置は、前記バッファの使用量を推定する推定部と、前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成部と、前記推定部が推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成部が送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レート以下に制御する制限部とを備える。
【００１９】
これにより、上記制御システムと同様の効果を奏する。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る変換装置は、制御装置によるイーサネット通信と、被制御機器によるシリアル通信とを相互に変換する変換装置であって、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファと、前記バッファの使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信することで、前記制御装置が送信する制御データの最大送信レートをゼロに変更させる送信部とを備える。
【００２１】
これにより、上記制御システムと同様の効果を奏する。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る制御システムの制御方法は、搬送システムに含まれる制御装置から、前記制御装置とイーサネット通信を介して制御される変換装置、および前記変換装置とシリアル通信を介して制御される被制御機器を制御する制御システムの制御方法であって、クリーンルーム外に配置される制御装置によって、前記クリーンルーム内に配置された前記被制御機器をイーサネット通信を通じて制御する制御ステップと、前記クリーンルーム内に配置される変換装置によって、前記制御装置とのイーサネット通信の通信データと、前記被制御機器とのシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換ステップとを含む。
【００２３】
これにより、上記制御システムと同様の効果を奏する。
【００２４】
また、本発明の一態様に係る制御装置の制御方法は、変換装置によるイーサネット通信とシリアル通信との変換を介して被制御機器を制御する制御装置の制御方法であって、前記変換装置は、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファを備え、前記制御方法は、前記バッファの使用量を推定する推定ステップと、前記被制御機器を制御するための制御データを生成し、生成した前記制御データを送信する生成ステップと、前記推定ステップで推定した前記使用量に基づいて前記制御データの最大送信レートを決定し、前記生成ステップで送信する前記制御データの送信データレートを、決定した前記最大送信レートに制御する制限ステップとを含む。
【００２５】
これにより、上記制御システムと同様の効果を奏する。
【００２６】
また、本発明の一態様に係る変換装置の制御方法は、制御装置によるイーサネット通信と、被制御機器によるシリアル通信とを相互に変換する変換装置の制御方法であって、前記制御装置から受信した制御データを前記被制御機器に送信するまで一時的に保持するバッファの使用量を取得する取得ステップと、前記使用量が第一閾値より大きくなったことを示す第一情報を前記制御装置に送信することで、前記制御装置が送信する制御データの最大送信レートをゼロに変更させる送信ステップとを含む。
【００２７】
これにより、上記制御システムと同様の効果を奏する。
【００２８】
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、制御システムは、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施の形態に係る制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、既存の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る制御装置の具体的な構成の第一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る制御装置の具体的な構成の第二例を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る制御装置の具体的な構成の第三例を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る制御装置の具体的な構成の第四例を示すブロック図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る制御システムの機能構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る制御装置の処理を示すフロー図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る制御装置の動作モードの変更に関する処理を示すフロー図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る変換装置の処理を示すフロー図である。
【図１１】図１１は、実施の形態に係る制御システムの動作例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３２】
以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００３３】
なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００３４】
（実施の形態）
本実施の形態において、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制する制御システムなどについて説明する。
【００３５】
まず、本実施の形態に係る制御システムの構成について、その比較対象となる関連技術に係る制御システムと比較しながら説明する。
【００３６】
図１は、本実施の形態に係る制御システム１の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１に示されるように制御システム１は、主制御装置Ｍと、制御装置１０と、変換装置２０Ａ及び２０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂとを備える。主制御装置Ｍと、制御装置１０とがクリーンルームＲ外に配置されており、変換装置２０Ａ及び２０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０ＢとがクリーンルームＲ内に配置されている。
【００３８】
制御システム１は、搬送システムＳを制御する制御システムである。制御システム１は、より具体的には、搬送システムＳに含まれる被制御機器３０Ａ及び３０Ｂ等を制御することで、搬送システムＳによる物品の搬送、又は、物品に対する処理の実行などを制御する。ここで、搬送システムＳは、クリーンルームＲ内に配置された搬送システムであり、具体的には、例えば、半導体の製造工程に用いられる搬送システムである。
【００３９】
クリーンルームＲは、自然界における空間より、空気中の微粒子などが少ない、つまり清浄度が高い空間である。例えば、清浄度クラスがＩＳＯ１４６４４−１に規定されるクラス１〜９の清浄度を有する空間である。
【００４０】
主制御装置Ｍは、クリーンルームＲ内の半導体生産設備全体を管理するコンピュータであり、搬送システムＳを制御する。主制御装置Ｍは、搬送システムＳを制御するための制御命令を生成し、生成した制御命令を制御装置１０に送信する。
【００４１】
制御装置１０は、主制御装置Ｍから受信した制御命令に従って、搬送システムＳを制御すべく、イーサネット通信を通じて被制御機器３０Ａ及び３０Ｂを制御するコンピュータである。制御装置１０は、具体的には、主制御装置Ｍから受信した物品の搬送計画に従って搬送システムＳが動作するように、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂに行わせる具体的な動作を決定する。そして、その動作をさせるための制御データを生成し、生成した制御データをイーサネット通信によりネットワークＮに送信する。制御装置１０は、例えば、制御データをＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのペイロードに格納して、つまりカプセル化してイーサネット通信により送信する。送信される制御データの宛先は、制御対象が被制御機器３０Ａである場合には変換装置２０Ａとし、制御対象が被制御機器３０Ｂである場合には変換装置２０Ｂとする。なお、制御データは制御装置１０からブロードキャスティングで送信されてもよい。制御装置１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のハードウェアにより実現され得る。
【００４２】
変換装置２０Ａは、イーサネット通信の通信データとシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換装置である。変換装置２０Ａは、制御装置１０とネットワークＮにより接続され、かつ、被制御機器３０ＡにシリアルケーブルＣＡにより接続されている。変換装置２０Ａは、制御装置１０が送信した制御データをネットワークＮを介して受信した場合には、受信した制御データをシリアル通信の形式に変換して被制御機器３０Ａに送信する。制御データがＩＰパケットにカプセル化して送信された場合には、変換装置２０Ａは、ＩＰパケットから制御データを取り出して、つまりデカプセル化してから、上記の変換をする。また、変換装置２０Ａは、被制御機器３０Ａが送信した応答データをシリアルケーブルＣＡを介して受信した場合には、受信した応答データをイーサネット通信の形式に変換して制御装置１０に送信する。
【００４３】
なお、変換装置２０Ａは、本実施の形態に係る制御システム１ではイーサネット通信の通信データとシリアル通信の通信データとを相互に変換する変換装置として説明するが、シリアル通信に限定されることなく、レガシーデバイスインタフェースに属する通信規格（例えばパラレル通信など）にも適用できる。
【００４４】
変換装置２０Ａが行う情報処理の処理量は、制御装置１０と比較して小さいので、変換装置２０Ａは、制御装置１０より小さい寸法を有する装置により実現され得る。例えば制御装置１０がデスクトップＰＣ、モニタ、マウスおよびキーボードで実現されるとすれば、変換装置２０Ａは、小型ＰＣ、いわゆるボックスＰＣ又はミニＰＣなどで実現され得る。
【００４５】
変換装置２０Ａは小型ＰＣなどであるために、被制御機器の筐体に取り付けることができ、その設置のための什器などをクリーンルームＲ内に必要としない。
【００４６】
変換装置２０Ｂは、変換装置２０Ａと同様の機能を有する変換装置である。変換装置２０Ｂは、制御装置１０とネットワークＮにより接続され、かつ、被制御機器３０ＢにシリアルケーブルＣＢにより接続されている。変換装置２０Ｂは、制御装置１０と被制御機器３０Ｂとの間で、変換装置２０Ａと同様に制御データ及び応答データを変換して送受信する。
【００４７】
被制御機器３０Ａは、シリアル通信を介して制御され、搬送システムＳにおいて物品（半導体ウエハを収容したＦＯＵＰやＰＯＤなどの容器も含む）の搬送を行ったり、物品に対して処理を施したりする機器である。被制御機器３０Ａは、クリーンルームＲにおいて、その天井に吊り下げ設置された軌道を無人で走行する天井搬送車やその床面軌道を無人で走行する無人搬送車を制御する装置である。また、被制御機器３０Ａは、半導体ウエハに各種の物理的または化学的処理を施す処理装置であってもよい。被制御機器３０Ａは、制御装置１０による制御に従って動作する。被制御機器３０Ａは、制御装置１０とシリアルケーブルＣＡにより接続されている。被制御機器３０Ａは、制御装置１０により送信され変換装置２０Ａによってシリアル通信の通信データに変換された制御データを受信し、受信した制御データに従って動作する。
【００４８】
被制御機器３０Ｂは、被制御機器３０Ａと同様の機能を有する機器である。被制御機器３０Ｂは、シリアルケーブルＣＢによって変換装置２０Ｂと接続され、制御装置１０による制御に従って動作する。
【００４９】
ネットワークＮは、イーサネットの通信規格に適合するネットワークである。ネットワークＮは、より具体的には、１０／１００／１０００ＢＡＳＥ−Ｔなどのイーサネットの通信規格において用いられるツイストペアケーブルと、リピータ、イーサネットハブ又はルータなどの通信機器（不図示）とを含んで構成される。１本のツイストペアケーブルが通信データを伝えられる距離は１００ｍと規定されているが、上記通信機器で接続すれば１００ｍ以上を隔てた遠隔地との通信も可能である。
【００５０】
シリアルケーブルＣＡは、変換装置２０Ａと被制御機器３０Ａとをシリアル通信が可能なように接続する。シリアル通信の規格は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ又はＲＳ−４８５である。シリアルケーブルＣＡの伝送距離は、ネットワークＮの伝送距離よりもはるかに短い。そのため、被制御機器３０ＡにシリアルケーブルＣＡ等で接続される変換装置２０Ａは、被制御機器３０との物理的距離が比較的短いクリーンルームＲ内に配置されるのが簡便である。シリアルケーブルＣＢについても、シリアルケーブルＣＡと同様である。
【００５１】
なお、ここでは、制御システム１が変換装置及び被制御機器を２個ずつ備える場合を説明しているが、これらを３個以上備えてもよく、例えば数十個、又は、数百個備えてもよい。また、一台の主制御装置Ｍの下に複数台の制御装置１０が接続されてもよく、主制御装置Ｍと制御装置１０とがネットワークＮ上で同列に接続されてもよい。
【００５２】
図２は、既存の制御システム１００の構成を示すブロック図である。既存の制御システム１００は、図１に示される変換装置２０Ａ及び２０Ｂを用いることなく、制御システム１と同様の制御を行うことを目的とする制御システムである。
【００５３】
図２に示されるように、制御システム１００は、主制御装置Ｍと、制御装置１１０Ａ及び１１０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂとを備える。主制御装置ＭがクリーンルームＲ外に配置されており、制御装置１１０Ａ及び１１０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０ＢとがクリーンルームＲ内に配置されている。なお、図１に示されたものと同じ構成要素は、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５４】
制御システム１００の、図１の制御システム１と異なる点は、変換装置２０Ａ及び２０Ｂを備えない点と、２台の制御装置１１０Ａ及び１１０Ｂを備える点である。
【００５５】
制御装置１１０Ａは、被制御機器３０Ａを制御する制御装置である。制御装置１１０Ａは、制御装置１０と同様の方法により、被制御機器３０Ａの制御データを生成する。そして、制御装置１１０Ａは、生成した制御データをシリアルケーブルＣＡによるシリアル通信によって直接に被制御機器３０Ａに送信する。制御装置１１０Ｂは、被制御機器３０Ｂを制御する制御装置である。詳細は制御装置１１０Ａと同様である。
【００５６】
上述の通りシリアルケーブルＣＡ等の伝送距離は比較的短いので、被制御機器３０ＡにシリアルケーブルＣＡ等で接続される制御装置１１０Ａは、被制御機器３０との物理的距離が比較的短いクリーンルームＲ内に配置される必要がある。言い換えれば、制御装置１１０Ａ及び１１０Ｂやこれらを置くための机や椅子などの什器は、クリーンルームＲ内に配置されなければならないという実質的な制約があるといえる。
【００５７】
図１に示される制御システム１の構成と図２に示される既存の制御システム１００の構成とを比較すると、制御システム１の構成の方がクリーンルームＲ内で機器が占める空間を小さくすることができる利点がある。制御装置１０をクリーンルームＲ内に配置する制約がないため制御装置１０をクリーンルームＲ外に配置し、上記のとおり制御装置１０より小さいハードウェアで実現され得る変換装置２０Ａ及び２０ＢをクリーンルームＲ内に配置する。
【００５８】
なお、制御システム１００の制御装置１１０Ａ及び１１０Ｂを単に１台にまとめて制御装置１０を構成しようとする場合、１台の制御装置１０が、被制御機器の個数の分だけのシリアル通信のコネクタを備えることが必要となる。しかしながら、１台の制御装置１０が、例えば数十個又は数百個のシリアル通信のコネクタを備えることは現実的ではない。
【００５９】
そこで、制御システム１の制御装置１０は、１つの制御装置１０Ａ等の機能を１つのソフトウェアモジュールで実現し、また、複数のソフトウェアモジュールそれぞれがイーサネットで通信データを送信するようにする。このようにすることで、１台の制御装置１０が、例えば数十個又は数百個のシリアル通信のコネクタを備える必要がなくなる利点がある。
【００６０】
このような制御システム１の具体的な構成例について以降で詳しく説明する。
【００６１】
（構成例１）
図３は、本実施の形態に係る制御装置１０の具体的な構成の第一例を示すブロック図である。図３は、図１における制御システム１のうちの制御装置１０と、変換装置２０Ａ及び２０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂとを抜き出して示したものである。また、図３における破線の矢印は、制御部１２Ａ又は１２Ｂによる制御対象を示している。
【００６２】
図３に示されるように制御装置１０は、制御部１２Ａ及び１２Ｂと、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）１４と、イーサネットＩＦ１６とを備える。
【００６３】
制御部１２Ａは、被制御機器３０Ａを制御する処理を行うソフトウェアアプリケーションとしての処理部である。具体的には、制御部１２Ａは、被制御機器３０Ａを制御するための制御データを生成し、生成した制御データをＯＳ１４を介してイーサネットＩＦ１６により送信する。制御部１２Ａが送信する制御データに含まれる宛先アドレスフィールドには変換装置２０Ａのアドレスが格納される。制御部１２Ａは、プロセッサがメモリ等を用いて所定のプログラムを実行することで実現され得る。
【００６４】
制御部１２Ｂは、被制御機器３０Ｂを制御する処理を行うソフトウェアアプリケーションとしての処理部である。制御部１２Ｂは、制御対象が被制御機器３０Ｂであることを除けば制御部１２Ａと同様である。
【００６５】
ＯＳ１４は、制御装置１０として動作するコンピュータのハードウェア上で動作する基本ソフトウェアである。ＯＳ１４は、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）又はＬｉｎｕｘ（登録商標）などである。
【００６６】
イーサネットＩＦ１６は、ネットワークＮとの間でフレームを送受信する、イーサネットの通信規格に適合するインタフェースである。イーサネットＩＦ１６は、より具体的には、ＣＳＭＡ／ＣＤに従った通信手順でイーサネットフレームを送受信する通信回路と、１０／１００／１０００ＢＡＳＥ−Ｔなどのイーサネットの通信規格に用いられるツイストペアケーブルに接続されるコネクタとを含む。イーサネットＩＦ１６は、ＯＳ１４による制御の下で動作する。
【００６７】
変換装置２０Ａ及び２０Ｂのそれぞれは、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂとシリアル通信する。また、制御部１２Ａ及び１２Ｂのそれぞれは、変換装置２０Ａ及び２０Ｂとイーサネット通信する。
【００６８】
制御部１２ＡがイーサネットＩＦ１６により送信したイーサネット通信の制御データは、変換装置２０Ａによりシリアル形式の制御データに変換され、被制御機器３０Ａに送信される。制御部１２Ｂが送信した制御データも、同様に被制御機器３０Ｂに送信される。
【００６９】
このようにして、制御システム１において、制御装置１０及び変換装置２０Ａ等は、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制しながら、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂそれぞれを制御する。具体的には、制御装置１０をクリーンルームＲ内に配置しなければならないという制約がないので、制御システム１を構成する機器がクリーンルームＲ内で占める空間を小さくすることができる。また、制御システム１を構成するコンピュータの台数を削減できる。また、後述する仮想化ソフトを導入する必要がないことも利点である。
【００７０】
（構成例２）
図４は、本実施の形態に係る制御装置１０の具体的な構成の第二例である制御装置１０Ａを示すブロック図である。図４は、図１における制御システム１のうちの制御装置１０に相当する部分を抜き出して示したものである。
【００７１】
図４に示されるように制御装置１０Ａは、制御部１２Ａ及び１２Ｂと、ゲストＯＳ１９Ａ及び１９Ｂと、イーサネットＩＦ１６と、仮想化ソフト１８とを備える。制御装置１０Ａは、図３の制御装置１０と同様の機能を実現し得る。
【００７２】
仮想化ソフト１８は、制御装置１０Ａとして動作するコンピュータのハードウェア上で動作する仮想化ソフトウェアである。仮想化ソフト１８は、ホストＯＳ上で仮想化ソフトウェアを動作させることで実現でき、また、ハードウェア上で動作するハイパーバイザによっても実現できる。
【００７３】
ゲストＯＳ１９Ａ及び１９Ｂは、それぞれ、仮想化ソフト１８上で動作するＯＳであり、具体的には、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ又はＬｉｎｕｘなどである。ゲストＯＳ１９Ａ及び１９Ｂの上で、制御部１２Ａ及び１２Ｂそれぞれが動作している。
【００７４】
このような構成によれば、制御部１２Ａ及び１２Ｂが互いに異なるＯＳ上で動作するソフトウェアにより実現される場合にも、１台の制御装置１０Ａによって被制御機器３０Ａ及び３０Ｂを制御できる利点がある。
【００７５】
このようにして、制御システム１において、制御装置１０Ａ及び変換装置２０Ａ等は、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制しながら、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂそれぞれを制御する。具体的には、制御装置１０ＡをクリーンルームＲ内に配置しなければならないという制約がないので、制御システム１を構成する機器がクリーンルームＲ内で占める空間を小さくすることができる。また、制御システム１を構成するコンピュータの台数を削減できる。また、互いに異なるＯＳ上で動作する複数のソフトウェアにより実現される制御部を１台の制御装置により動作させることで制御装置の個数を削減できる利点がある。
【００７６】
（構成例３）
図５は、本実施の形態に係る制御装置１０の具体的な構成の第三例である、制御装置１０Ｂ及び１０Ｃを示すブロック図である。図５は、図１のうちの主制御装置Ｍと制御装置１０とに相当する部分を抜き出して示したものである。
【００７７】
図５に示されるように制御装置１０Ｂは、制御部１２Ａと、ＯＳ１４Ａと、イーサネットＩＦ１６Ａとを備える。また、制御装置１０Ｃは、制御部１２Ｂと、ＯＳ１４Ｂと、イーサネットＩＦ１６Ｂとを備える。制御装置１０Ｂ及び１０Ｃは、ネットワークＮ２を介して主制御装置Ｍと接続されている。
【００７８】
このような構成によれば、制御部１２Ａ及び１２Ｂが互いに異なる制御装置で動作するソフトウェアにより実現される。よって、制御装置ごとに異なるＯＳを使用する構成をとることができる。また、被制御機器ごとの処理を各制御装置で行うので、制御装置１０Ｂ及び１０Ｃにおける処理負荷を軽減できる。また、構成を単純化することで運用を簡単にし、耐障害性を高くすることができる利点がある。
【００７９】
このようにして、制御システム１において、制御装置１０Ａ及び変換装置２０Ａ等は、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制しながら、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂそれぞれを制御する。具体的には、各制御装置における処理負荷を軽減し、構成を単純化することで運用を簡単にし、また、耐障害性を高くすることができる利点がある。
【００８０】
（構成例４）
図６は、本実施の形態に係る制御装置１０の具体的な構成の第四例である、制御装置１０Ｄ及び１０Ｅを示すブロック図である。図６は、図１における制御システム１のうちの制御装置１０と、変換装置２０Ａ及び２０Ｂと、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂとに相当する部分を抜き出して示したものである。また、図６における破線の矢印は、制御部１２Ａ〜１２Ｄによる制御対象を示している。
【００８１】
図６に示されるように、制御装置１０Ｄは、制御部１２Ａ及び１２Ｂと、ＯＳ１４Ａと、イーサネットＩＦ１６Ａとを備える。また、制御装置１０Ｅは、制御部１２Ｃ及び１２Ｄと、ＯＳ１４Ｂと、イーサネットＩＦ１６Ｂとを備える。制御装置１０Ｄ及び１０Ｅは、ネットワークＮ２を介して主制御装置Ｍと接続されている。
【００８２】
また、この場合、制御システム１は、４つの変換装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄと、２つの切替装置４２Ａ及び４２Ｂとを備える。
【００８３】
制御部１２Ａが送信する制御データの宛先は、変換装置２０Ａである。制御部１２Ｂが送信する制御データの宛先は、変換装置２０Ｂである。制御部１２Ｃが送信する制御データの宛先は、変換装置２０Ｃである。制御部１２Ｄが送信する制御データの宛先は、変換装置２０Ｄである。
【００８４】
制御装置１０Ｄと制御装置１０Ｅとのそれぞれは、図３の制御装置１０と同じ構成を有する。また、制御装置１０Ｄと制御装置１０Ｅとは、冗長構成をとっている。つまり、制御装置１０Ｄと制御装置１０Ｅとの一方が運用系（アクティブ系）になり、他方が予備系（スタンバイ系）になるように制御される。運用系の制御装置は、図３の制御装置１０と同様に、主制御装置Ｍから制御命令を受信して制御データを生成及び送信し、予備系の制御装置は、このような処理を行わない。運用系の制御装置に障害が発生した場合には、予備系の制御装置が運用系に切り替わって動作する。なお、このとき、運用系であった制御装置を予備系に切り替えてもよい。
【００８５】
切替装置４２Ａは、変換装置２０Ａ及び２０Ｃのそれぞれと被制御機器３０Ａとを結ぶシリアルケーブル上に配置される切替装置である。切替装置４２Ａは、変換装置２０Ａ及び２０Ｃのうち制御データを送信してくる一方からの制御データを被制御機器３０Ａに流すように信号経路を切り替えることで、制御装置１０Ｄ及び１０Ｅのうちの運用系の制御装置からの制御データを被制御機器３０Ａに送信する。
【００８６】
切替装置４２Ｂは、変換装置２０Ｂ及び２０Ｄのそれぞれと被制御機器３０Ｂとを結ぶシリアルケーブル上に配置される切替装置である。切替装置４２Ｂは、切替装置４２Ａと同様の処理により、制御装置１０Ｄ及び１０Ｅのうちの運用系の制御装置からの制御データを被制御機器３０Ｂに送信する。
【００８７】
これにより、切替装置４２Ａ及び４２Ｂは、制御装置１０Ｄ及び１０Ｅのうちの運用系の制御装置からの制御データを被制御機器３０Ａ及び３０Ｂに送信する。
【００８８】
このようにして、制御システム１において、制御装置１０Ｄ等及び変換装置２０Ａ等は、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制しながら、被制御機器３０Ａ及び３０Ｂそれぞれを制御する。具体的には、制御装置１０Ｄ及び１０ＥをクリーンルームＲ内に配置しなければならないという制約がないので、制御システム１を構成する機器がクリーンルームＲ内で占める空間を小さくすることができる。また、制御装置を冗長化することで耐障害性を高くすることができる利点がある。
【００８９】
次に、制御装置１０による制御データの送信の制御に関する技術について説明する。
【００９０】
ネットワークＮの伝送速度は例えば１０〜１０００Ｍｂｐｓ程度であり、シリアル通信の伝送速度は例えば２４０〜９２１６０ｂｐｓ程度である。つまり、ネットワークＮの伝送速度が、シリアル通信の伝送速度より圧倒的に速い。そのため、変換装置２０から被制御機器３０に送信するデータレートより速いデータレートで制御装置１０から変換装置２０に制御データを送信すると、変換装置２０に制御データが滞留することになる。変換装置２０における制御データの滞留量が多すぎるとバッファあふれが生じやすくなる危険があり、また、制御データの到達遅延の増大、及び、制御の即時性を阻害する要因になり得る。また、滞留量が少なすぎるとバッファの枯渇を生じ、変換装置２０から被制御機器３０に制御データが送信されない状態が生じてしまう。そこで、変換装置２０における制御データの滞留量を適切な量に制御する技術について以下で説明する。
【００９１】
図７は、本実施の形態に係る制御システム１の機能構成の詳細を示すブロック図である。図７には、制御システム１に含まれる制御装置１０及び変換装置２０の他に、被制御機器３０の機能構成も記載されており、以下で併せて説明する。ここでは、制御装置１０はクリーンルームＲの外に設置され、変換装置２０と被制御機器３０はクリーンルームＲの内部に設置される。また、被制御機器３０は、天井走行車や無人走行車といった走行する台車のみならず、半導体製造装置などの処理装置が含まれる。
【００９２】
図７に示されるように制御装置１０は、制御部１２と、イーサネットＩＦ１６と、推定部５４とを備える。
【００９３】
制御部１２は、被制御機器３０を制御する処理を行う処理部である。具体的には、制御部１２は、被制御機器３０の動作を制御するための制御データを生成し、生成した制御データをイーサネットＩＦ１６により送信する。例えば、制御部１２は、制御データをＩＰパケットにカプセル化して送信する。制御部１２が送信する制御データに含まれる宛先アドレスフィールドには変換装置２０のアドレスが格納される。制御部１２は、プロセッサがメモリ等を用いて所定のプログラムを実行することで実現され得る。
【００９４】
制御部１２は、生成部５０と、制限部５２とを備える。
【００９５】
生成部５０は、被制御機器３０を制御するための制御データを生成し、生成した制御データをイーサネットＩＦ１６により送信する処理部である。
【００９６】
制限部５２は、生成部５０が送信する制御データの送信データレートを、所定の最大送信レート以下になるよう制限する処理部である。例えば、制限部５２は、推定部５４が推定したバッファ６５の使用量に基づいて、生成部５０が送信する制御データの送信データレートを調整してもよい。この場合、制限部５２は、バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ１より小さいときのみ制御データを送信することで、制御データの送信データレートを調整する。閾値Ｔｈ１は、例えば、バッファ６５の最大保存容量以下の値（例えば、最大保存容量の７０％〜８０％）から任意に決定することができる。また、閾値Ｔｈ１は、変換装置２０と被制御機器３０とのシリアル通信の伝送速度に応じた値（例えば、所定時間内にシリアル通信によって運ばれるデータ量）としてもよい。制限部５２は、イーサネットＩＦ１６のデバイスドライバの機能により実現されてもよいし、別ソフトウェアにより実現されてもよい。制限部５２の機能のうち、上記のように、推定したバッファ６５の使用量に基づく調整によって送信データレートを制限する機能を第一制限部ともいう。
【００９７】
また、制限部５２は、上記の動作に加えて、または、変換装置２０と被制御機器３０とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に最大送信レートを決定しておき、変換装置２０から送信される抑制命令及び復帰命令（後述）を受信した場合に、これらに従って最大送信レートを変更してもよい。具体的には、制限部５２は、変換装置２０から抑制命令を受信した場合には、最大送信レートを通常モードの場合より低い値に変更してもよく、より具体的には、最大送信レートをゼロに設定してもよい。また、制限部５２は、変換装置２０から復帰命令を受信した場合には、変換装置２０と被制御機器３０とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に最大送信レートを変更するようにしてもよい。このように変換装置２０から送信される命令に基づいて、変換装置２０のバッファ６５のバッファあふれ及び枯渇を回避することができる。制限部５２の機能のうち、上記のように、抑制命令及び復帰命令に基づいて送信データレートを制限する機能を第二制限部ともいう。
【００９８】
なお、制限部５２の動作モードを「通常モード」と「抑制モード」とのいずれかで表現することもある。制限部５２は、抑制命令を受信した場合に抑制モードに遷移し、抑制モードにおいて復帰命令を受信した場合に通常モードに遷移する。
【００９９】
なお、制限部５２は、上記の第一制限部及び第二制限部のうちのいずれか一方のみを機能させてもよいし、両方を機能させてもよい。制限部５２が上記の両方を機能させる場合には、第一制限部が決定する送信データレートと、第二制限部が決定する送信データレートとのうち低い方のレートを、生成部５０が送信する制御データの送信データレートの最大値として採用する。
【０１００】
推定部５４は、変換装置２０が備えるバッファ６５の使用量を推定する処理部である。推定部５４がバッファ６５の使用量を推定する方法には、さまざまな方法があり得る。例えば、推定部５４は、制限部５２を通過してイーサネットＩＦ１６から送信される制御データの送信データ量を累積することでバッファ６５の使用量を推定する。具体的には、バッファ６５の使用量がゼロである時点を基準時点とし、その基準時点から現時点までにイーサネットＩＦ１６が送信した制御データの総量をデータ量Ｄ１とし、その基準時点から現時点までに変換装置２０が被制御機器３０に送信した制御データの総量をデータ量Ｄ２として、バッファ６５の使用量ＢＤは、下記（式１）のように推定される。
【０１０１】
ＢＤ＝Ｄ１−Ｄ２      （式１）
【０１０２】
なお、推定部５４は、上記の他にも、変換装置２０の取得部６６から現時点又は数秒前〜数分前の過去のバッファ６５の実際の使用量の通知を受けることで現時点のバッファ６５の使用量を推定してもよい。
【０１０３】
イーサネットＩＦ１６は、ネットワークＮに通信可能に接続するイーサネットＩＦである。イーサネットＩＦ１６は、ネットワークＮを介して変換装置２０のイーサネットＩＦ６０に接続されている。
【０１０４】
また、変換装置２０は、イーサネットＩＦ６０と、シリアルＩＦ６２と、変換部６４と、取得部６６と、送信部６８とを備える。
【０１０５】
イーサネットＩＦ６０は、イーサネットのネットワークＮに通信可能に接続するイーサネットＩＦである。イーサネットＩＦ６０は、ネットワークＮを介して制御装置１０のイーサネットＩＦ１６に接続されている。
【０１０６】
シリアルＩＦ６２は、シリアル通信の規格（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ又はＲＳ−４８５等）に従うシリアル通信インタフェースである。シリアルＩＦ６２は、シリアルケーブルＣを介して被制御機器３０のシリアルＩＦ７０に接続されている。
【０１０７】
変換部６４は、イーサネット通信の通信データと、シリアル通信の通信データとを相互に変換する処理部である。具体的には、変換部６４は、制御装置１０からの制御データをイーサネットＩＦ６０により受信し、受信した制御データをシリアル通信の形式に変換し、シリアルＩＦ６２により被制御機器３０に送信する。制御データがＩＰパケットにカプセル化されている場合にはデカプセル化した上で上記の変換を行う。また、変換部６４は、被制御機器３０からの制御データをシリアルＩＦ６２により受信し、受信した制御データをイーサネット通信の形式に変換し、イーサネットＩＦ６０により制御装置１０に送信する。
【０１０８】
また、変換部６４は、バッファ６５を備える。バッファ６５は、制御装置１０から受信した制御データを被制御機器３０に送信するまで一時的に保持する記憶装置である。
【０１０９】
取得部６６は、バッファ６５の使用量を取得する処理部である。使用量は、バッファ６５に格納されているデータのデータ量であり、データ量の単位（［ｋＢ］又は［ＭＢ］など）で表現されてもよいし、バッファ６５の最大記憶容量に占める割合（［％］など）として表現されてもよい。
【０１１０】
送信部６８は、バッファ６５の使用量に基づいて制御装置１０に抑制命令及び復帰命令を送信する処理部である。なお、抑制命令を第一情報ともいい、復帰命令を第二情報ともいう。
【０１１１】
具体的には、送信部６８は、取得部６６が取得したバッファ６５の使用量が第一閾値（閾値Ｔｈ２ともいう）より大きくなったことを示す第一情報（つまり抑制命令）を制御装置１０に送信する。また、送信部６８は、第一情報を送信した後に、取得部６６が取得したバッファ６５の使用量が第二閾値（閾値Ｔｈ３ともいう）より小さくなったことを示す第二情報（つまり復帰命令）を制御装置１０に送信する。
【０１１２】
また、被制御機器３０は、シリアルＩＦ７０と、本体部７２とを備える。
【０１１３】
シリアルＩＦ７０は、シリアル通信の規格に従うシリアル通信インタフェースである。シリアルＩＦ７０は、シリアルケーブルＣを介して変換装置２０のシリアルＩＦ６２に接続されている。
【０１１４】
本体部７２は、被制御機器３０の機器本体部である。例えば、被制御機器３０が半導体製造設備のような、物品に処理を施す機器である場合には、その処理を施す機能に相当する部分が本体部７２に相当する。本体部７２は、変換装置２０を介して制御装置１０から受信する制御データによる制御に従って動作する。
【０１１５】
以上のように構成された制御システム１の処理について以下で説明する。
【０１１６】
図８は、本実施の形態に係る制御装置１０の処理を示すフロー図である。なお、図８に示される一連の処理は、制御装置１０により繰り返し実行される。
【０１１７】
ステップＳ１０１において、推定部５４は、変換装置２０のバッファ６５の使用量を推定する。バッファ６５の使用量の推定は、例えば上記（式１）を用いてなされる。
【０１１８】
ステップＳ１０２において、制限部５２は、推定部５４が推定したバッファ６５の使用量を取得する。そして、制限部５２は、その使用量が閾値Ｔｈ１より小さいか否か、及び、動作モードが通常モードであるか否かを判定する。ステップＳ１０２で使用量が閾値Ｔｈ１より小さく、かつ、動作モードが通常モードであると判定した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進み、そうでない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、ステップＳ１０５に進む。
【０１１９】
ステップＳ１０３において、制限部５２は、生成部５０が生成した制御データを取得する。
【０１２０】
ステップＳ１０４において、制限部５２は、ステップＳ１０３で取得した制御データをイーサネットＩＦ１６により変換装置２０に送信する。このとき、制限部５２は、変換装置２０に送信する制御データのデータレートが所定の最大送信レート以下になるように制限する。最大送信レートは、変換装置２０と被制御機器３０とのシリアル通信の伝送速度より大きい値に設定される。
【０１２１】
ステップＳ１０５において、制限部５２は、制御データの送信を抑制することで、制御データをイーサネットＩＦ１６により変換装置２０に送信することを抑制する。
【０１２２】
上記ステップＳ１０４又はＳ１０５を実行した後、図８に示される一連の処理を終了する。
【０１２３】
図９は、本実施の形態に係る制御装置１０の動作モードの変更に関する処理を示すフロー図である。
【０１２４】
ステップＳ２０１において、制限部５２は、変換装置２０の送信部６８から抑制命令か復帰命令かのいずれかの命令を受信したか否かを判定する。上記いずれかの命令を受信した場合にはステップＳ２０２に進み、そうでない場合にはステップＳ２０１を再び実行する。つまり、制限部５２は、送信部６８から上記いずれかの命令を受信するまでステップＳ２０１で待ち状態をとる。
【０１２５】
ステップＳ２０２において、制限部５２は、ステップＳ２０１で受信した命令が抑制命令であったか、又は、復帰命令であったかを判定する。ステップＳ２０１で受信した命令が抑制命令であったと判定した場合にはステップＳ２０３に進み、復帰命令であったと判定した場合にはステップＳ２０４に進む。
【０１２６】
ステップＳ２０３において、制限部５２は、動作モードを抑制モードに遷移させる。
【０１２７】
ステップＳ２０４において、制限部５２は、動作モードを通常モードに遷移させる。
【０１２８】
上記ステップＳ２０３又はＳ２０４の処理を終えたら、ステップＳ２０１を再び実行する。
【０１２９】
これにより、変換装置２０から受信する抑制命令及び復帰命令に基づいて動作モードを遷移させる。そして、その動作モード、及び、制御装置１０は、変換装置２０のバッファ６５の推定される使用量に基づいて変換装置２０に送信する制御データのデータ量を制限することで、バッファあふれを生じさせず、かつ、バッファを枯渇させないように、制御データを送信することができる。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態に係る変換装置２０の処理を示すフロー図である。
【０１３１】
ステップＳ３０１において、取得部６６は、バッファ６５の使用量を取得する。
【０１３２】
ステップＳ３０２において、送信部６８は、ステップＳ３０１で取得部６６が取得したバッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ２より大きいか否かを判定する。バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ２より大きいと判定した場合、ステップＳ３０３に進み、そうでない場合には、ステップＳ３１１に進む。
【０１３３】
ステップＳ３０３において、送信部６８は、制御装置１０に抑制命令を送信する。
【０１３４】
ステップＳ３１１において、送信部６８は、使用量が閾値Ｔｈ３より小さいか否か、及び、制御装置１０の動作モードが抑制モードであるか否かを判定する。使用量が閾値Ｔｈ３より小さく、かつ、制御装置１０の動作モードが抑制モードである場合には、ステップＳ３１２に進み、そうでない場合には、図１０に示される一連の処理を終了する。
【０１３５】
ステップＳ３１２において、送信部６８は、制御装置１０に復帰命令を送信する。
【０１３６】
上記ステップＳ３０４又はＳ３１３の処理を終えたら、図１０に示される一連の処理を終了する。
【０１３７】
なお、上記ステップＳ３１１で制御装置１０の動作モードが抑制モードであるか否かを判定する際には、予め制御装置１０に対して動作モードを問い合わせて取得するようにしてもよいし、制御装置１０から受信する制御データのデータ量が所定閾値より小さいか否かに基づいて判定してもよい。
【０１３８】
以上のように構成される制御システム１の動作例を以下で説明する。
【０１３９】
図１１は、本実施の形態に係る制御システム１の動作例を示すシーケンス図である。図１１では、制御装置１０が通常モードにおいて制御データの送信を開始した後に、抑制命令を受けて抑制モードに変更して制御データの送信を抑制し、その後に、復帰命令を受けて通常モードに変更して制御データの送信を再び行うという一連の処理を示している。また、３つの時点のバッファ６５の使用量を、図１１の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）における斜線の領域として示している。なお、図１１の説明は、説明の簡素化のため、制御装置１０独自の制限（図８における、ステップＳ１０２以降の制限）が動作していない前提で行う。
【０１４０】
図１１において、当初、変換装置２０のバッファ６５が空（から）であるとする（図１１の（ａ））。
【０１４１】
この状態で、制御装置１０が被制御機器３０を制御するための制御データＤ１２１、Ｄ１２２、・・・、Ｄ１２ｎ（Ｄ１２１等と表記）を順次に変換装置２０に送信する。
【０１４２】
変換装置２０は、制御装置１０から制御データＤ１２１等を受信すると、受信した制御データＤ１２１等をシリアル通信の形式に変換して制御データＤ２３１、Ｄ２３２、Ｄ２３３、Ｄ２３４、・・・として送信する。
【０１４３】
変換装置２０が制御データＤ１２ｎを受信した時点で、バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ２を超えたとする（図１１の（ｂ））。
【０１４４】
バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ２を超えたことを契機として、変換装置２０は、制御装置１０に抑制命令Ｐ１を送信する。これにより、制限部５２が動作モードを抑制モードに遷移させ、制御装置１０から変換装置２０への制御データの送信を抑制する。一方、バッファ６５に保持されている制御データは、引き続き被制御機器３０へ順次に送信され、バッファ６５の使用量は徐々に減少していく。そして、制御データＤ２３ａを送信した後、バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ３より小さくなる（図１１の（ｃ））。
【０１４５】
バッファ６５の使用量が閾値Ｔｈ３より小さくなったことを契機として、変換装置２０は、復帰命令Ｐ２を制御装置１０に送信する。これにより、制限部５２が動作モードを通常モードに遷移させ、制御装置１０から変換装置２０への制御データの送信が再開され、制御データＤ１２ａ、Ｄ１２ｂ、・・・が送信される。
【０１４６】
このようにして、制御装置１０及び変換装置２０は、バッファ６５のバッファあふれ及び枯渇を回避しながら、被制御機器３０に制御データを送信することができる。
【０１４７】
なお、図７〜図１１を参照して説明した制御装置１０のデータの送信方法は、制御装置１０がクリーンルームＲ外に配置され、変換装置２０及び被制御機器３０がクリーンルームＲ内に配置されているときに、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制しながら、変換装置２０のバッファ６５のバッファあふれ又は枯渇を回避する効果を奏する。しかしながら、この送信方法は、クリーンルームＲと無関係の制御システムにも適用可能であり、その場合には、変換装置２０のバッファ６５のバッファあふれ又は枯渇を回避する効果を奏する。
【０１４８】
以上のように、本実施の形態の制御システムによれば、クリーンルーム内に変換装置を配置することにより、制御装置としてのコンピュータをクリーンルーム内に配置しなければならないという制約がなくなり、制御装置がクリーンルーム外に配置される。変換装置が占める空間が制御装置より小さい場合、制御システムを構成する機器やそれを配置するための什器がクリーンルーム内で占める空間を小さくすることができ、クリーンルーム内での機器の省スペース化が図られる。これにより、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制することができる。
【０１４９】
また、制御装置が一のイーサネットインタフェースを利用して複数の変換装置を介して複数の被制御機器に制御データを送信することができる。制御システムは、被制御機器の台数と同じ台数の制御装置を利用する場合と比較して、制御装置の台数を減らすことができる。また、制御装置が被制御機器の台数と同じ個数のイーサネットインタフェース又はレガシーデバイスインタフェース（シリアル通信インタフェースなど）を備える場合と比較して、制御装置が有するインタフェースの個数を削減できる。
【０１５０】
また、変換装置のバッファの使用量を推定し、これに応じて制御装置が送信する制御データの送信データレートを制限する。これにより、変換装置のバッファあふれ又は枯渇を抑制しながら被制御機器に制御データを届けることができる。
【０１５１】
また、変換装置のバッファの使用量に基づいて、バッファあふれが生ずる蓋然性が高まった場合に、変換装置からの命令によっても制御装置が送信する制御データの送信データレートを少なくし、両装置の独立した判断に基づいてバッファあふれが生ずる蓋然性を一層低減させることができる。
【０１５２】
また、変換装置のバッファの使用量に基づいて、バッファの枯渇が生ずる蓋然性が高まった場合に、制御装置が送信する制御データの送信データレートを多くし、バッファの枯渇が生ずる蓋然性を低減させることができる。
【０１５３】
以上、本発明の制御システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、クリーンルームの維持にかかるコストを抑制する制御システムに適用され得る。より具体的には、産業機器を制御する制御システム等に適用され得る。
【符号の説明】
【０１５５】
１、１００    制御システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１１０Ａ、１１０Ｂ    制御装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ    制御部
１４、１４Ａ、１４Ｂ    ＯＳ
１６、１６Ａ、１６Ｂ、６０    イーサネットＩＦ
１８    仮想化ソフト
１９Ａ、１９Ｂ    ゲストＯＳ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ    変換装置
３０、３０Ａ、３０Ｂ    被制御機器
４２Ａ、４２Ｂ    切替装置
５０    生成部
５２    制限部
５４    推定部
６２、７０    シリアルＩＦ
６４    変換部
６５    バッファ
６６    取得部
６８    送信部
７２    本体部
Ｃ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ    シリアルケーブル
Ｄ１２１、Ｄ１２２、Ｄ１２ｎ、Ｄ１２ａ、Ｄ１２ｂ、Ｄ２３１、Ｄ２３２、Ｄ２３３、Ｄ２３４、Ｄ２３ａ、Ｄ２３ｂ、Ｄ２３ｃ    制御データ
Ｍ    主制御装置
Ｎ、Ｎ２    ネットワーク
Ｐ１    抑制命令
Ｐ２    復帰命令
Ｒ    クリーンルーム
Ｓ    搬送システム
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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