(57)【要約】  制御ノード(１)のネットワークにおいて、上記ネットワークに接続される制御ノードを決定する記録モジュール(２７)と、上記記録モジュールに接続され、上記ネットワークの制御ノード構成を表すシステムオブジェクトモデルを含み、該システムオブジェクトモデルに基づいて記録された制御ノード間の通信の関係を示すように構成されるシステムオブジェクトモジュール(２６)と、上記システムオブジェクトモジュールに接続され、上記システムオブジェクトモジュールにより決定された上記ネットワーク内の制御ノード間の通信の関係を上記制御ノードに送信する構成出力モジュール(２８)を備えるプログラミング装置(２)を提供する。
2010537295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ノード(１)のネットワーク(３)のためのプログラミング装置(２)であり、
上記ネットワークに接続する上記制御ノードを決定する記録モジュール(２７)と、
上記記録モジュールに接続し、上記ネットワークの制御ノード構成を表すシステムオブジェクトモデルを備え、該システムオブジェクトモデルを基に上記決定された制御ノード間の通信の関係を定めるように構成されるシステムオブジェクトモジュール(２６)と、
上記システムオブジェクトモジュールに接続され、上記システムオブジェクトモジュールにより決定される、上記ネットワーク内の上記制御ノード間の通信の関係を、上記制御ノードに送信する構成出力モジュール(２８)と、を備えることを特徴とするプログラミング装置。
【請求項２】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、対応する制御ノードのアドレスおよび行われるデータ送信の種類により、上記ネットワーク内の上記決定された制御ノード間の通信の関係を規定するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のプログラミング装置。
【請求項３】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、さらに上記システムオブジェクトモデルに基づいて上記制御ノード(１)内のサブスクライバー(１２)間の通信の関係を定めるように構成され、上記システムオブジェクトモジュールに接続される上記構成出力モジュール(２８)は、上記システムオブジェクトモジュールにより定められた上記制御ノード内のサブスクライバー間の通信の関係を上記制御ノードに送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラミング装置。
【請求項４】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、上記サブスクライバー間のデータイメージング処理によって、上記システムオブジェクトモデルに基づき、上記制御ノード内の上記サブスクライバー(１２)間の通信の関係を定めるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のプログラミング装置。
【請求項５】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続され、上記ネットワーク内の上記制御ノードの向きや並びに関するデータを入力し、該入力データを標準化されたシステムオブジェクトモデルに変換するシステム構成入力モジュール(２４)をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項６】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続される上記システム構成入力モジュールは、さらに制御ノードパラメータを入力し、該入力データをオブジェクトモデルに変換するように構成されることを特徴とする請求項５に記載のプログラミング装置。
【請求項７】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続され、上記制御ノードパラメータを上記制御ノードに出力するプロセスパラメータ出力モジュール(２９)をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のプログラミング装置。
【請求項８】
上記システムオブジェクトモジュールに接続され、制御ノード記述を入出力する装置記述入出力モジュール(２５)をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項９】
上記システムオブジェクトモジュールに接続され、上記制御ノードをモニタリングするモニタリングモジュール(３０)をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項１０】
上記システムオブジェクトモデル、システム記述、製品記述、又はプロセス記述を表す及び／又は処理する処理モジュール(２３、３１)をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項１１】
制御ノード(１)を有するネットワーク及び請求項１〜１０の何れか１項に記載のプログラミング装置(２)を備えるシステムであって、上記プログラミング装置は、初期化プロセスにおいて、上記制御ノード間又は上記制御ノード内の通信の関係を定めるように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
上記システムに接続される上記制御ノード(１)を決定する上記プログラミング装置(２)の記録モジュール(２７)は、上記接続されたネットワーク(３)においてブロードキャストテレグラムを送信し、上記ネットワークに接続される上記制御ノードは、識別テレグラムを用いて上記ブロードキャストテレグラムに応答することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
各制御ノード(１)は、起動時に、上記プログラミング装置(２)の上記記録モジュール(２７)へ識別テレグラムを送信することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
各制御ノード(１)には、明確に格納されて、或いはDHCP又はAuto-IPを介して取得されて、プログラミング装置(２)に送信される有効アドレスが設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
上記ネットワーク内の上記制御ノード(１)間のデータ送信は、ネットワーク(３)上で送信されるデータパケットの形で行われ、上記制御ノードは制御ノード処理画像をデータテレグラムに変換するように構成されていることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
上記制御ノード(１)内の上記サブスクライバー(１２)間のデータ送信は、データイメージング処理の形で行われ、上記制御ノード内の各サブスクライバーは、上記サブスクライバー間で送信される制御ノード処理画像に直接アクセスするように構成されていることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、制御ノードのネットワークのためのプログラミング装置、及びそれを有するシステムに関する。
【０００２】
現在、産業オートメーションは、制御システムの分散化という考えに基づいている。実行される制御タスクは、分散化された制御システムの各制御ノードに、地理的また機能的に最適に分配される。そこでは、各制御ノードは互いに通信をし合い、上位のシステムとは産業ローカルネットワークを介して通信を行っている。制御システムの分散化により、個々の制御ノードがそれぞれの領域に関する制御タスクを自立的に引き受け、他の制御ノードや上位のシステムとは調整のために通信するだけでよいため、通信に関する負担は少なくなる。制御システムの分散化は、オートメーションタスクを機能的かつ論理的に完結している個々のモジュールに分割するという基本となる考えに基づいている。個々のモジュールは、プロセスと密接に関連して配置されており、配線や取り付けのための負担を少なくできる。モジュールへ分割することで、複雑さを減らし、各機能を実現しやすくなる。
【０００３】
オートメーション技術のもう一つのトレンドとしてはオープンシステムがあり、これによりユーザーは様々なメーカーのオートメーションコンポーネントを組み合わせることができる。これは、個々のサブタスクに対して最良の技術的な解決法を利用でき、最も好ましい価格を提供するメーカーを選択できるという可能性をユーザーに提供する。オープンシステムにおけるオートメーションコンポーネントにとっての必須条件としては、接続可能性を提供しなければならないということがある。すなわち、個々のオートメーションコンポーネントは原則としてデータのやり取りができなければならない。さらに、オープンシステムにおいては、オートメーションコンポーネントは相互に操作が可能でなければならない。すなわち、個々のオートメーションコンポーネントは、オートメーションタスクを実行する際の協調を保証するために定義済みのプロファイルを有していなければならない。最後に、オープンシステムにおいては、様々なメーカーのオートメーションコンポーネントの互換性が必要となる。すなわち、各メーカーの装置は、同じ機能範囲を持っている必要がある。
【０００４】
オートメーション技術における分散化したオープンシステムを使用するというトレンド及びそこから生まれるコストに関するメリットにも関わらず、製品の寿命がますます短くなることにより、「投資の回収」の問題がオートメーション技術においてますます大きくなっている。現在、製品はすでに自動的に容易に製造されている。しかし、製品を製造するためのオートメーションシステムは、その製品に特化しており、その製品及びプロセスにおける変化に適応するのに大きな労力を使わなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、フレキシブルなシステム管理、特に生産・製造プロセスにおける変化に対するシステム管理を可能にする制御ノードのネットワークのためのプログラミング装置及びそれを備えたシステムを提供することである。
【０００６】
本発明によると、上記目的は、請求項１に記載のプログラミング装置及び請求項１１に記載のシステムによって達成される。本発明の他の有利な実施形態は従属請求項に示されている。
【０００７】
制御ノードのネットワークを備える分散化制御のシステムにおいて、上記ネットワークにおける制御ノード間の通信の関係を決定するプログラミング装置を本発明は提供する。このため、上記プログラミング装置は、ネットワークに接続する制御ノードを決定するために記録モジュールを備えている。さらに、記録モジュールに接続されるシステムオブジェクトモジュールが設けられている。システムオブジェクトモジュールはネットワークの制御ノード構成を表すシステムオブジェクトモデルを含んでおり、システムオブジェクトモデルは決定された制御ノード間の通信の関係を決定する。上記プログラミング装置では、構成モジュールがシステムオブジェクトモジュールに接続されている。構成モジュールは、システムオブジェクトモジュールによって決定されたネットワークにおける制御ノード間の通信の関係を、制御ノードに伝える。
【０００８】
上記の独創的な構成により、制御ノードに関して高い互換性を有するオープンシステム形式の分散化制御システムが可能となる。上記分散化制御システムでは、本発明のプログラミング装置により、生産・製造プロセスにおける変化、特に生産量の拡大及び製品の変更を容易にかつ少ない労力で実行することができる。これは上記プログラミング装置が、個々の制御ノード間の通信の関係を決定し、それを所望の生産・製造プロセスに適応するからである。
【０００９】
好ましい実施形態によれば、上記プログラミング装置におけるシステムオブジェクトモジュールは、制御ノードにおけるサブスクライバー間の通信の関係もシステムオブジェクトモジュールに基づいて決定され、構成モジュールによって制御ノードに伝えられるように構成されている。この構成により、制御ノード自体にプログラミング処理を実施することなく制御ノードにおけるプロセスフローを所望の生産・製造プロセスに適応させることができるので、分散化制御システムの柔軟性をさらに高めることができる。
【００１０】
別の好ましい実施形態によれば、ネットワーク内の制御ノード間のデータ送信は、ネットワーク上で送信されるデータパケットの形で行われる。上記制御ノードは、制御ノード処理画像又は前記処理画像に属さないデータをデータテレグラムに変換するように構成される。この制御ノード間のデータ通信の構成により、制御ノード間の通信の関係をシンプルかつ柔軟に構成することができ、生産・製造プロセスに最適な適応を実現できる。
【００１１】
制御ノード内のサブスクライバー間のデータ送信は、データイメージング処理の形で行うのがさらに好ましく、制御ノード内の各サブスクライバーは、サブスクライバー間で送信される制御ノード処理画像又は前記処理画像に属さないデータに直接アクセスするように構成される。このデータ送信におけるアプローチは、制御ノードにおけるデータのやり取りの高速化を実現する。特に、データイメージング処理を周期的かつ確定的に行うことができる。
【００１２】
以下に、本発明について添付の図面を参照し、より詳細に説明する。
【００１３】
図１は、制御ノードを有するネットワーク及びプログラミング装置を概略的に示す図である。
【００１４】
図２は、プログラミング装置の構造を示す図である。
【００１５】
図３Ａ〜Ｃは、ネットワークにおける識別段階、構成段階、マシン動作段階を示す図である。
【００１６】
産業オートメーション、すなわちコンピュータのソフトウェアによる技術的処理の制御及びモニタリングにおいて、分散化制御システムを使用することが多くなっている。分散化制御システムにおいては、制御タスクは制御ノードに分配される。制御ノードは互いに通信し合い、必要であれば上位のシステムと産業ローカルネットワークを介して通信を行う。図１に、ネットワークの構成及びモニタリングのための３つの制御ノード１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１つのプログラミング装置２を有する分散化制御システムを示す。各制御ノード１は、ネットワークへ物理インターフェースを形成するネットワークインターフェース１１を備えている。ここで、各制御ノード１とプログラミング装置２は、工業の需要に適した、フィールドバスとして知られるバスシステム３を介し互いに接続されている。処理・製造技術において使用される場合のフィールドバスシステムの主な必要条件としては、リアルタイム性がある。すなわち、フィールドバスシステムは各送信データパケットが受信側に限られた時間内で届くことを保証しなければならない。
【００１７】
制御ノード自体は、機能的及び論理的に完結している個々のサブスクライバーに分割される。この制御ノードのモジュール化により、制御インテリジェンスの最適な分散化が可能になる。上記サブスクライバーは、上位の制御ノードと同様に、それぞれの領域に関するタスクを実質的に完全に引き受け、制御ノード内の他のサブスクライバー又は他の制御ノードと調整のために通信するだけでよい。図１には、内部バスシステム１３を介し、制御ノードのネットワークインターフェース１１と接続される３つのサブスクライバー１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを有する制御ノード１Ａが示されている。
【００１８】
各制御ノードは、制御ノードの機能や通信特性を示す制御ノード記述を有している。この制御ノード記述は、全制御ノードに対して標準化されており、制御ノードのメモリ領域１４にデータファイルとして保存される。個々のサブスクライバーは、制御ノードと同様に、サブスクライバー記述を有しており、サブスクライバー記述は、サブスクライバーの通信及び機能特性を示し、サブスクライバーの図示しないメモリ領域又は制御ノードのメモリ領域１４に標準化データファイルとして保存される。
【００１９】
産業オートメーションにおける従来の分散化制御システムの問題点としては、製品や製造動作が変更された場合、システムの制御関連のコンテンツまたは制御ノードのハードウェアを適応させるのに大きな労力を要するということである。この適応は、本発明により提供されるシステムネットワークにおけるプログラミング装置２により大幅に減らすことができる。
【００２０】
フィールドバス３を介して制御ノード１又は制御ノードにおけるサブスクライバー１２に接続されているプログラミング装置２は、まずネットワークに接続される制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバーを決定する。プログラミング装置２に設けられているシステムオブジェクトモデルにより、プログラミング装置は、決定された制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバー間の通信の関係を決定し、これらの通信の関係を制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバーに伝える。
【００２１】
上記プログラミング装置の概略的な構成を図２に示す。上記プログラミング装置の個々の構成要素はハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。プログラミング装置２は、ネットワークインターフェースとして構成される、フィールドバス３を介して制御ノード１に接続する第１フィールドバスインターフェース２１と、データインターフェース２２と、マンマシンインターフェース２３との３つのインターフェースを備えている。
【００２２】
プログラミング装置２は、図２に示すように、データインターフェース２２を介して、例えば製品を製造するためのシステムプランを実行するのに用いたエンジニアリングシステム４のシステム記述、製品・プロセス記述をインポートする。ここで、システム記述は、システム全体に関するネットワークサブスクライバーの向きや並び、及びネットワークパラメータや通信ターミナルの記述を含む。
【００２３】
システム記述及び製品・プロセス記述は、データインターフェース２２に接続されるシステム構成入力モジュール２４によって、オブジェクトモデルに変換される。上記オブジェクトモデルは、標準化フォーマットでシステム記述及び製品・プロセス記述を保持している。
【００２４】
プログラミング装置２は、さらに装置記述入出力モジュール２５を備えており、装置記述入力出力モジュール２５により、制御ノード記述またはサブスクライバー記述をインポートまたはエクスポートする。装置記述入出力モジュール２５は、装置記述及びサブスクライバー記述を、データインターフェース２２を介して外部のデータベースと交換する。あるいは、装置記述入力出力モジュール２５は、データインターフェース２１を介して、制御ノードまたは制御ノードにおけるサブスクライバーから装置記述及びサブスクライバー記述を要求する。さらに、装置記述入力出力モジュール２５を介して、アップデートされた装置記述を、制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバーに格納する可能性もある。
【００２５】
システム構成入力モジュール２４及び装置記述入力出力モジュール２５は、システムオブジェクトモジュール２６に接続され、標準化されたシステム記述、製品記述、プロセス記述を有するオブジェクトモデルと、制御ノード記述又はサブスクライバー記述とを組み合わせ、システムオブジェクトモデルを形成する。システムオブジェクトモジュール２６は、制御ノード１間又は制御ノード内のサブスクライバー１２間の通信の関係を、標準化されたシステム記述、製品記述およびプロセス記述、並びに、制御ノード記述又はサブスクライバー記述に基づいて決定する。
【００２６】
産業オートメーションの制御システムにおける通信の関係に必要とされるものはリアルタイム性である。すなわち、分散化制御システムは、あらゆる動作条件下で起こるあらゆるイベントにタイミングよく対応しなければならない。ネットワークにおける制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバー間のリアルタイムデータのやり取りは、高速かつ確定的な通信を保証することができるように周期的に行われるのが好ましい。一方、永続的かつタイムクリティカルに評価をする必要のないパラメータの中でも、ノンリアルタイムデータは、要求どおり、非周期的に制御ノード間又は制御ノード内のサブスクライバー間をやり取りされる。
【００２７】
システムオブジェクトモジュール２６は、制御ノード１間又は制御ノード内のサブスクライバー１２間の通信の関係を伴う周期的なデータのやり取りと、非周期的なデータのやり取りとの間の分配を決定する。
【００２８】
ネットワークにおける制御ノード間の通信は、フィールドバスプロトコルのルールに基づいてシステムオブジェクトモジュール２６による決定に応じて行われ、制御ノード１間でやり取りされるデータはデータテレグラムに書き換えられる。ここで、フィールドバスにおける通信インフラとしてはイーサネット（登録商標）プロトコルが好ましく、それにより高いデータ転送速度を実現することができる。一方、制御ノード内のサブスクライバー間でのデータのやり取りは、高速なデータ転送を可能にするため、システムオブジェクトモジュール２６によりデータイメージング処理の形で決定されるのが好ましい。ここで、制御ノード１内の各サブスクライバー１２は、内部バス１３を介してサブスクライバー間をやり取りされるデータに直接アクセスするように構成される。
【００２９】
システムオブジェクトモジュール２６はさらに、ネットワークに接続される制御ノード１又は制御ノード１におけるサブスクライバーを決定するのに使われる記録モジュール２７に接続される。このため、記録モジュール２７は、フィールドバスインターフェース２１を介して、ネットワークに接続される制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーを決定し得る。これは、ネットワークに接続される各制御ノード又は制御ノード内の各サブスクライバーが、アドレス指定のためそれに関連付けられた明確なアドレスを有しているからである。制御ノード自体による固定したフィールドバスアドレスの割り当てとは別に、制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーは随意、例えば動的ホスト構成プロトコル(DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol)又はAuto-IPを介してこのアドレスを取得してもよい。
【００３０】
制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーを自動的に識別するために、記録モジュール２７は様々なメカニズムを利用する。記録モジュール２７は、ブロードキャストテレグラムとして知られるものを、フィールドバスインターフェース２１を介してネットワークに接続される全ての制御ノード１又は制御ノード１内の全てのサブスクライバー１２に送る。制御ノード１又はネットワーク内のサブスクライバー１２は、制御ノードのアドレス又は制御ノード内のサブスクライバーのアドレスを記録モジュール２７に開示するために、応答テレグラムでもってこのブロードキャストテレグラムに応答する。ブロードキャストテレグラムを送信するためのネットワークプロトコルとして、例えばユーザーデータグラムプロトコル(UPP: User Datagram Protocol)を使用してもよい。UPPは最小のコネクションレスネットワークプロトコルを代表するものである。あるいは、代わりにユニバーサルプラグアンドプレイプロトコル(UPNP: Universal Plug and Play Protocol)を使用してもよい。
【００３１】
アドレスの問い合わせと平行して、記録モジュール２７は、制御ノード１又は制御ノード１内のサブスクライバー１２に、制御ノード記述又はサブスクライバー記述を装置記述入出力モジュール２５に送信するように要求してもよい。制御ノード記述又はサブスクライバー記述は、ネットワーク特性及び装置の機能を特徴付け、制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーに標準化フォーマットで保存されている。
【００３２】
ブロードキャストテレグラムを介して、制御ノード１又は制御ノード内のサブスクライバー１２を記録する代わりに、ネットワーク上の各制御ノードが、起動時に、そのアドレス又は制御ノード内のサブスクライバーのアドレスと共に、識別テレグラムをプログラミング装置の記録モジュール２７に送信してもよい。加えて、制御ノード１は、制御ノード記述又はサブスクライバー記述を装置記述入出力モジュール２５に送信してもよい。
【００３３】
記録モジュール２７は、制御ノード記述又はサブスクライバー記述だけでなく記録された制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバー及び装置記述入出力モジュール２５のアドレスをシステムオブジェクトモジュール２６に送る。システムオブジェクトモジュール２６は、システムオブジェクトモジュールにより意図される制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーの数と、記録された制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーの数とを比較する。記録された制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーが、システム記述に応じて意図される制御ノード又はサブスクライバーの数を完全にはカバーしない場合、システムオブジェクトモジュール２６は、マンマシンインターフェース２３を介してエラーメッセージを出力する。プログラミング装置２によるシステムのさらなる構成プロセスはここで中断される。
【００３４】
システムオブジェクトモジュール２６はさらに、データベース５から読み出した制御ノード記述又はサブスクライバー記述と、現在記録されている制御ノード記述又はサブスクライバー記述とを比較し、必要であれば、データベース５或いは制御ノード又はサブスクライバーに格納されている制御記述又はサブスクライバー記述をそれに合わせてアップデートしてもよい。
【００３５】
システム構成入力モジュール２４により標準化されたオブジェクトモデル、及び、記録モジュール２７又は装置記述インポートエクスポートモジュール２５を介して読み込まれた制御ノード記述又はサブスクライバー記述に基づいて、システムオブジェクトモジュール２６により決定されたネットワーク内の制御ノード１間又は個々の制御ノード内のサブスクライバー１２間の通信の関係は、送信側および受信側、データ送信の種類、並びに、データのタイプを示している。ここで、送信されるデータは、製品パラメータ、プロセスパラメータ、制御パラメータに分割され、インシデンタルデータ、プロセスデータに分割される。
【００３６】
製品パラメータ、プロセスパラメータ、制御パラメータは、パラメータ化のための製造工程の前に、制御ノード又はそのサブスクライバー間を非周期的に送信される。これらはリアルタイムに関して重要ではない。
【００３７】
インシデンタルデータは、制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバーのアプリケーションプログラムにイベントを知らせるために用いられる。このようなインシデンタルデータは、プロセス信号の変化、閾値の超過、オペレータの介入、エラーの発生等である。インシデンタルデータは、上記通信の関係を有するサブスクライバー間を非周期的にやり取りされ、リアルタイムに関して重要ではない。
【００３８】
一方、一般的にプロセスデータは、プロセスや製造サイクルにとって必要で、リアルタイムにとって重要なものであるセンサーデータなどの機能的データである。これらのプロセスデータは、リアルタイム送信を保証するために、サブスクライバー間を周期的にやり取りされることが好ましい。ただし、プロセスデータは、サブスクライバー間を非周期的にやり取りされてもよい。このような非周期的に送信されるプロセスデータは、アプリケーションプログラムを実行する制御ノード又は制御ノードにおけるサブスクライバーのプロセスパラメータ及び製品パラメータである。
【００３９】
システムオブジェクトモジュール２６はさらに、通信の関係を用い、データ送信がどのように行われるかを決定する。制御ノード間又は或る制御ノード内のサブスクライバーから別の制御ノード内のサブスクライバーへのデータ送信においては、データ送信はフィールドバスプロトコルに応じて行われ、システムオブジェクトモジュールはテレグラム形式、特にテレグラムにおけるデータ構造を決定する。そして制御ノード１は、ネットワークインターフェースユニット１１を用い、送信されるプロセスデータを所定のテレグラム形式に変換する。
【００４０】
或る制御ノード内のサブスクライバー間のみで通信がなされる場合、システムオブジェクトモジュール２６はデータ送信を透過的なローカル通信とすることを決定し、制御ノード内のサブスクライバーは、送信された制御ノード処理画像に直接サブスクライバーがアクセスするデータイメージング処理を行う。ネットワーク送信とは対照的に、データテレグラムへのデータのコピーは必要なく、ローカルノードにおけるサブスクライバー間のデータ転送を特に高速に行うことができる。
【００４１】
システムオブジェクトモジュール２６は、決定された通信の関係を有するデータ記録を構成出力モジュール２８に送る。構成出力モジュール２８は、フィールドバスインターフェース２１及びフィールドバス３によって制御ノード１又は制御ノード内のサブスクライバー１２にテレグラムを送信するために、システムオブジェクトモジュール２６により決定された通信の関係を、テレグラムに変換する。
【００４２】
さらに、システムオブジェクトモジュール２６に接続されるプロセスパラメータ出力モジュール２９がプログラミング装置２に設けられており、プロセスパラメータ出力モジュール２９は、システムオブジェクトモジュール２６により個々のサブスクライバー又は制御ノードに分配されるプロセスパラメータ及び製品パラメータをテレグラムに変換し、フィールドバスインターフェース２１及びフィールドバス３を介して制御ノード１又は制御ノード内のサブスクライバー１２にテレグラムを送信する。
【００４３】
さらに、プログラミング装置２は、マシン動作中に制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーのステータスをモニタリングし、エラーの記録を行うために、フィールドバスインターフェース２１及びフィールドバス３を介して制御ノード１に接続されるモニタリングモジュール３０を備えていてもよく、エラーをフィールドバスインターフェース２１を介して送信してもよいし、エラーをマンマシンインターフェース２３によって表示してもよい。
【００４４】
プログラミング装置２のマンマシンインターフェース２３は、オペレータが完全なシステム記述、製品記述、プロセス記述を好ましくは画像として実行するのに用いるオペレーティングインターフェース３１を備えるのが好ましい。ここで、制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバー、ネットワークトポロジー及びネットワークパラメータ、制御ノード記述、サブスクライバー記述、プロセスパラメータ、製品パラメータが表示される。さらに、システムオブジェクトモジュール２６により決定されたデータ記録を、通信の関係と共にオペレータインターフェース３１に表示してもよい。また、システムオブジェクトモデル、システム、製品記述、プロセス記述、個々の制御ノードの記述だけでなくシステム全体もオペレータインターフェース３１において視覚化される。オペレータインターフェース３１は、個々の表示をオペレータが変更できるように構成される。それらの入力は、マンマシンインターフェース２３を介して、システムオブジェクトモジュール２６へとインターフェースバックされる。
【００４５】
図３Ａ〜Ｃには、図２に詳細に示されているように制御ノード１とプログラミング装置２のネットワークを有する図１に示す分散化制御システムの様々な動作モードが示されている。図３Ａ・Ｂには、プログラミング装置２の２つの初期化ステップ、すなわち分散化制御システムの識別段階及び構成段階が示されており、図３Ｃには、マシンの動作が示されている。実行されているデータ交換は、図中では矢印によって示されている。
【００４６】
図３Ａに示す識別段階においては、プログラミング装置２は、ある生産・製造プロセスを行うために、例えばエンジニアリングシステム５によって生成されたシステム記述をインポートする。このシステム記述は、所望の生産・製造プロセスの実行のためのシステム全体に関するネットワーク上のサブスクライバーの向き及び並びを含んでいる。さらに、プログラミング装置２は、エンジニアリングシステムから、ネットワークパラメータおよび通信ターミナルにおける情報だけでなくプロセス記述や製品記述をインポートする。
【００４７】
同時に、プログラミング装置２は、ネットワークに接続される制御ノード１又は制御ノード内のサブスクライバー１２を記録する。制御ノード１又は制御ノード内のサブスクライバー１２は、フィールドバス３において起動する際に、例えば図示しないサーバーからDHCP又はAuto-IPを介して有効アドレスを受け取る。ただし、この有効アドレスは、制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーにあらかじめ格納されていてもよい。制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーは、ネットワークにおける起動中に又はプログラミング装置の要求時に自動的に、例えばブロードキャストテレグラムを用いて、このアドレスをプログラミング装置２に転送してもよい。
【００４８】
ネットワークに接続されるサブスクライバーの識別と平行して、プログラミング装置２は、サブスクライバー特性の記録も行う。制御ノード記述及びサブスクライバー記述は、サブスクライバーの機能だけでなくサブスクライバーのネットワーク特性も特徴付ける。プログラミング装置２は、フィールドバス３を介して、図示しない外部のデータベース、或いは直接制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーから、これらの制御ノード記述及びサブスクライバー記述を受け取る。
【００４９】
プログラミング装置２は、マンマシンインターフェースを用い、インポートした情報をオペレーティングインターフェース上に好ましくは編集可能な形で表示し、オペレータが、例えば制御ノード記述、サブスクライバー記述、製品パラメータ、プロセスパラメータ、ネットワークトポロジー、ネットワークパラメータ等において変更を行えるようにする。
【００５０】
図３Ｂに示される、識別段階の後の構成段階においては、プログラミング装置２は、ネットワーク上のサブスクライバー間の通信パラメータを決定する。ここで、イベント及びデータフローが定められ、データ送信が周期的に行われるか、すなわちリアルタイムが可能か、非周期的に行われるかが決定される。通信の関係Ｋを有する決定されたデータ記録は、プログラミング装置２により、フィールドバス３を介して制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーに読み込まれる。ここで、データ送信の種類、データのタイプ、データの送信側又は受信側がサブスクライバーに規定される。さらに、プログラミング装置２は、生産・製造プロセスを実行する個々の制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーにとって重要なプロセスパラメータＰを送信する。
【００５１】
図３Ａ・Ｂに示す初期化ステップの完了後、ネットワークは、所望の生産・製造プロセスを実行するためにマシン動作に切り替える。この動作モードにおいては、図３Ｃに示すように、プログラミング装置２は、分散化制御システムに必要でなくなる。このためプログラミング装置２は電源をオフにされるか、生産・製造プロセスにおいて監視機能を果たす。つまり、プログラミング装置２は、エラーのモニタリング及び診断を行う。ただし、プログラミング装置は、マスターコンピュータの機能を有していてもよく、制御プロセスに組み込まれていてもよい。
【００５２】
生産・製造プロセスの間、制御ノード又は制御ノード内のサブスクライバーは、プログラミング装置２により事前設定された通信の関係を介して自立的にプロセスデータ及びインシデンタルデータのやり取りを行う。制御ノード内のサブスクライバー間のデータのやり取りにおいて、データ送信は、各サブスクライバーがサブスクライバー間を送信する制御ノード処理画像に直接アクセスすることを含むデータイメージング処理によって透過的に行われる。ネットワーク内の制御ノード間のデータ送信において、データ送信は、所定のネットワークプロトコルに従って行われ、制御ノードデータは対応すするネットワークインターフェースによりネットワークテレグラムに変換される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】制御ノードを有するネットワーク及びプログラミング装置を概略的に示す図である。
【図２】プログラミング装置の構造を示す図である。
【図３Ａ】ネットワークにおける識別段階、構成段階、マシン動作段階を示す図である。
【図３Ｂ】ネットワークにおける識別段階、構成段階、マシン動作段階を示す図である。
【図３Ｃ】ネットワークにおける識別段階、構成段階、マシン動作段階を示す図である。
【図１】
2010537295.tif 000003
【図２】
2010537295.tif 000004
【図３Ａ】
2010537295.tif 000005
【図３Ｂ】
2010537295.tif 000006
【図３Ｃ】
2010537295.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月22日(2009.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ノード(１)のネットワーク(３)のためのプログラミング装置(２)であり、
上記ネットワークに接続する上記制御ノードを決定する記録モジュール(２７)と、
上記記録モジュールに接続し、上記ネットワークの制御ノード構成を表すシステムオブジェクトモデルを備え、該システムオブジェクトモデルを基に上記決定された制御ノード間の通信の関係を定めるように構成されるシステムオブジェクトモジュール(２６)と、
上記システムオブジェクトモジュールに接続され、上記システムオブジェクトモジュールにより決定される、上記ネットワーク内の上記制御ノード間の通信の関係を、上記制御ノードに送信する構成出力モジュール(２８)とを備え、
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続され、システム記述、製品記述およびプロセス記述を、上記システム記述、上記製品記述および上記プロセス記述を標準化されたフォーマットで有するオブジェクトモデルに変換するシステム構成入力モジュール(２４)と、
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続され、制御ノード記述を入出力する装置記述入出力モジュール(２５)とをさらに備え、
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、上記システム記述、上記製品記述および上記プロセス記述を標準化されたフォーマットで有するオブジェクトモデルと、上記制御ノード記述とを組み合わせ、上記システムオブジェクトモデルを形成するように構成されることを特徴とするプログラミング装置。
【請求項２】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、対応する制御ノードのアドレスおよび行われるデータ送信の種類により、上記ネットワーク内の上記決定された制御ノード間の通信の関係を規定するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のプログラミング装置。
【請求項３】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、さらに上記システムオブジェクトモデルに基づいて上記制御ノード(１)内のサブスクライバー(１２)間の通信の関係を定めるように構成され、上記システムオブジェクトモジュールに接続される上記構成出力モジュール(２８)は、上記システムオブジェクトモジュールにより定められた上記制御ノード内のサブスクライバー間の通信の関係を上記制御ノードに送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラミング装置。
【請求項４】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)は、上記サブスクライバー間のデータイメージング処理によって、上記システムオブジェクトモデルに基づき、上記制御ノード内の上記サブスクライバー(１２)間の通信の関係を定めるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のプログラミング装置。
【請求項５】
上記システムオブジェクトモジュール(２６)に接続され、プロセスパラメータ及び製品パラメータを上記制御ノード（１）に出力するプロセスパラメータ出力モジュール(２９)を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項６】
上記システムオブジェクトモジュール（２６）に接続され、上記制御ノード(１)をモニタリングするモニタリングモジュール(３０)を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項７】
上記システムオブジェクトモデル並びに上記システム記述、上記製品記述および上記プロセス記述を示す及び／又は処理する処理モジュール(２３、３１)を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のプログラミング装置。
【請求項８】
制御ノード(１)を有するネットワーク及び請求項１〜７の何れか１項に記載のプログラミング装置(２)を備えるシステムであって、上記プログラミング装置は、初期化プロセスにおいて、上記制御ノード間又は上記制御ノード内の通信の関係を定めるように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項９】
上記システムに接続される上記制御ノード(１)を決定する上記プログラミング装置(２)の記録モジュール(２７)は、上記接続されたネットワーク(３)においてブロードキャストテレグラムを送信し、上記ネットワークに接続される上記制御ノードは、識別テレグラムを用いて上記ブロードキャストテレグラムに応答することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各制御ノード(１)は、起動時に、上記プログラミング装置(２)の上記記録モジュール(２７)へ識別テレグラムを送信することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
各制御ノード(１)は、明確に格納されて、或いはDHCP又はAuto-IPを介して取得されて、プログラミング装置(２)に送信される有効アドレスを有していることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
上記ネットワーク内の上記制御ノード(１)間のデータ送信は、ネットワーク(３)上で送信されるデータパケットの形で行われ、上記制御ノードは制御ノード処理画像をデータテレグラムに変換するように構成されていることを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
上記制御ノード(１)内の上記サブスクライバー(１２)間のデータ送信は、データイメージング処理の形で行われ、上記制御ノード内の各サブスクライバーは、上記サブスクライバー間で送信される制御ノード処理画像に直接アクセスするように構成されていることを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載のシステム。
【国際調査報告】
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