(57)【要約】  本発明は、シーケンス表およびサブスクライバを有する制御ノードに関する。上記シーケンス表は、上記制御ノードに関連した製造シーケンスの各動作用の識別子と、上記動作を実行するサブスクライバ用の識別子と、上記動作に関連するパラメータセットの識別子とを備えるデータレコードを有しており、各上記サブスクライバは、シーケンスインタープリタを有し、上記シーケンスインタープリタは、上記シーケンス表を読み取ると共に解釈して、当該サブスクライバに関連する動作を開始するように設計されている。
2010537296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーケンス表（１５３）および複数のサブスクライバ（１６）を有する制御ノードであって、
上記シーケンス表は、上記制御ノードに関連した製造シーケンスの各動作用の識別子と、上記動作を実行するサブスクライバ用の識別子と、上記動作に関連するパラメータセットの識別子とを備えるデータレコードを有し、
各上記サブスクライバは、上記シーケンス表を読み取ると共に解釈し、かつ、当該サブスクライバに関連する動作を開始するように設計されているシーケンスインタープリタ（１６１）を有する、制御ノード。
【請求項２】
上記サブスクライバ（１６）の上記シーケンスインタープリタ（１６１）は、他のサブスクライバの信号伝達データに基づいて、上記シーケンス表（１５３）を処理する、請求項１に記載の制御ノード。
【請求項３】
サブスクライバとして、同期化部が設けられており、
上記同期化部は、関連する動作に基づいて、他のサブスクライバ用の信号伝達データを生成する、請求項２に記載の制御ノード。
【請求項４】
上記同期化部は、他のサブスクライバ用の信号伝達データを、与えられた信号伝達データの論理演算によって生成し、上記論理演算は、上記関連する動作によって提供される、請求項３に記載の制御ノード。
【請求項５】
ある動作に関連するパラメータセットは、
−上記動作を実行する前の実際の製品状態値と比較するための製品状態初期データと、
−上記動作が終了した後の実際の製品状態値を示す製品状態最終データと、
−上記動作の機能性を特定する動作パラメータとを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項６】
ある動作に関連する上記パラメータセットは、当該動作用のタイムアウトデータをさらに含む、請求項５に記載の制御ノード。
【請求項７】
各上記サブスクライバ（１６）は、上記動作の範囲内で処理される製品の実際の製品状態値を信号伝達データとして受信する、請求項２〜６のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項８】
各上記サブスクライバ（１６）は、上記動作が成功して終了した後に、上記動作の範囲内で処理された製品の実際の製品状態値を、信号伝達データとして出力する、請求項２〜７のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項９】
上記製造シーケンスに関連する上記パラメータセット用のメモリ（１４）を有し、
上記サブスクライバは、上記動作の開始時に、各パラメータセットを回収する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項１０】
製造工程を実行するための制御システムであって、
データ通信ネットワークを介して互いに接続された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御ノードを備えており、
上記製造工程は、複数の動作を有する製造シーケンスに分割され、
上記製造シーケンスは、各上記制御ノード（１）によって行われる、制御システム。
【請求項１１】
データ通信ネットワーク内の上記制御ノード（１）間のデータ伝送は、データパケットの形で行われ、
各上記制御ノードは、送信モジュール（１２）と受信モジュール（１３）とを有し、
上記送信モジュール（１２）は、送信される上記データを出力プロセスイメージにおいて管理し、上記出力プロセスイメージをデータパケットに変換し、かつ、上記データパケットを上記データ通信ネットワークに所定の時点で出力するように構成されており、
上記受信モジュール（１３）は、他の複数の制御ノードにおける１つ以上の送信モジュールの上記データパケットにログオンし、かつ、受信したデータパケットを、入力プロセスイメージに変換するように構成されている、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
各上記制御ノードの上記送信モジュール（１２）は、上記データパケットを、１つ以上の他の制御ノードに直接アドレス指定するように構成されている、請求項１０または１１に記載の制御システム。
【請求項１３】
各上記制御ノードの上記送信モジュール（１２）は、非実時間データを、１つ以上の他の制御ノードに直接、非周期的に送信するように構成されている、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１４】
上記送信モジュール（１２）は、実時間データを、上記データ通信ネットワークを介して接続されている全ての制御ノードに、周期的に送信するように構成されている、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１５】
上記制御ノード内の上記サブスクライバ間のデータ伝送は、データマッピング工程の形で行われる、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１６】
制御ノード内の１つのサブスクライバは、マスタサブスクライバとして構成され、
同一または他の制御ノード内における他のサブスクライバは、スレーブサブスクライバとして構成されており、
上記マスタサブスクライバは、マスタスレーブ接続において、上記スレーブサブスクライバを関数オブジェクトとして用いる、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１７】
上記マスタサブスクライバはプロキシを有し、
上記スレーブサブスクライバはスタブを有しており、
上記プロキシは、関数オブジェクト用の入力変数をデータテレグラムに変換して、当該データテレグラムを上記スタブに送信し、
上記スタブは、上記関数オブジェクト用の出力変数をデータテレグラムに変換して、当該データテレグラムを上記プロキシに送信する、請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１８】
上記マスタスレーブ接続は、ネットワークコンフィギュレータによって構成および解除される、請求項１６または１７に記載の制御システム。
【請求項１９】
上記マスタスレーブ接続は、マスタサブスクライバによって構成および解除される、請求項１６または１７に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、制御ノードおよびこのような制御ノードを備える制御部に関する。
【０００２】
工業オートメーションの最新のコンセプトは、分散制御という原理に基づいている。行われる制御タスクは、地理的および機能的に最適な方法で分散制御システムの制御ノードに分割される。ここで制御ノードは、ローカルネットワークを介して、互いに通信すると共に上位のシステムと通信する。この分散制御によって、通信工程にかかる時間と手間を低減することが可能である。これは、個々の制御ノードが、それらの各領域に関する制御タスクを自立的に引き受け、調整のためだけに他の制御ノードおよび／または上位のシステムと通信すればよいからである。
【０００３】
分散制御は、オートメーションタスクを、機能的および論理的に完全な個々のモジュールに分割し、これらのモジュールをプロセスのために密接に配置するという原理に基づいている。これによって配線およびインストールの手間を低減することができる。複数のモジュールに分割することによって複雑さを低減し、より簡素な機能性を実現することが可能である。
【０００４】
オープンシステムは、オートメーション技術における別の動向である。オープンシステムでは、ユーザーは、異なる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可能である。このためユーザーは、それぞれの部分的なタスクに、最適な技術的ソルーションを利用することが可能になると共に、最も安価なメーカーを選択することが可能になる。オープンシステムのオートメーションコンポーネントに求められている重要な点は、接続可能性である。つまり、基本的に個々のオートメーションコンポーネントは、データ交換が可能でなければならない。またオープンシステムでは、それらのオートメーションコンポーネントが相互運用可能である必要がある。つまり、オートメーションタスクが行われる時に個々のオートメーションコンポーネントが協働することを保証するために、個々のオートメーションコンポーネントは、規定のプロファイルを有している必要がある。最後に、オープンシステムは、異なるメーカーのオートメーションコンポーネントの互換性を求めている。つまり、異なるメーカーの装置は、同一の機能範囲を提供している必要がある。
【０００５】
分散オープン制御システムが使用されることが多くなり、そのコスト効率は良くなっているにも関わらず、工業オートメーションにおいては投資の回収という問題が依然として存在している。これは特に、製品サイクルが益々短縮されていることによるものである。新製品は、予め簡素なオートメーション生産が可能なように開発されているが、これらの新製品を生産するためのオートメーションシステムは、通常、生産される製品用に特別に設計されるものである。このため、オートメーションシステムを製品およびプロセスの変更に適合させることに、多くの時間と手間がかかってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、柔軟なシステム管理が可能な、複数の制御ノードから成るネットワーク内の制御ノード、および制御部を提供することにある。
【０００７】
この目的を、本発明に従って、請求項１に記載の制御ノード、および請求項１０に記載の制御部によって達成する。従属請求項には、好ましい実施形態が記載されている。
【０００８】
本発明によれば、制御ノードは、シーケンス表およびサブスクライバを含む。シーケンス表は、複数のデータレコードを有しており、各データレコードは、制御ノードに関連する製造シーケンスの動作用の識別子と、該動作を実行するサブスクライバ用の識別子と、該動作に関連するパラメータセットの識別子とを有している。ここで、各サブスクライバは、シーケンスインタープリタを備えている。シーケンスインタープリタは、シーケンス表のシーケンスを読み取ると共に解釈して、サブスクライバに関連する動作を開始するように設計されている。本発明によれば、制御部において製造工程を行うための制御ノードは、データ通信ネットワークを介して互いに接続されている。上記製造工程は、動作を複数有する、各制御ノードによって行われる製造シーケンスに分割される。
【０００９】
本発明に係る制御ノードの構成は、個々の制御ノードの機能に対して高い互換性および柔軟性を提供するオープンシステムの形の分散制御を可能にする。製造工程を、個々の制御ノードによって実行される部分シーケンスに、柔軟に分割することが可能であり、さらなるプログラミングの手間をかけることなく、シーケンス表を適合させることによって、個々の部分シーケンスを直接、制御ノード内に規定することが可能である。これによって、制御ノードはサブスクライバに分割される。サブスクライバは、実行される製造シーケンスを有するシーケンス表を、シーケンスインタープリタを用いて読み取ると共に解釈することによって、および、場合によってはサブスクライバに関連するタスクを開始することによって、自立的に動作する。製造工程中であっても、シーケンス表の再プログラミングによって、製造工程の変更に合わせて適合させることが可能であり、この際に、製造工程を中断したり、全システムを再プログラミングしたりする必要はない。
【００１０】
好ましい一実施形態によれば、サブスクライバのシーケンスインタープリタは、他のサブスクライバの信号伝達データに基づいて、シーケンス表を処理する。この方法によって、製造シーケンスの個々の動作が互いに調和されて実行されることが保証される。
【００１１】
好ましい他の一実施形態では、制御ノードの境界を越えた効果的な同期化を実行するために、他のサブスクライバ用の同期化データを生成する同期化部が設けられる。ここで同期化部は、サブスクライバとして構成されており、関連する動作に基づいて信号伝達データを生成する。この構成によって、制御ノード間の同期化を、生産および製造工程の変更に容易に適合させることが可能である。同期化を適合させるために必要なことは、同期化部に関連する動作を変更することだけである。
【００１２】
好ましい他の一実施形態によれば、同期化部は、信号伝達データを、与えられた同期化データの論理演算によって生成する。該論理演算は、関連する動作によって提供される。この方法は、トリガーされた信号伝達データの生成を可能にし、製造シーケンスを正確且つ確実に実行する。
【００１３】
好ましい他の一実施形態によれば、動作に関連するパラメータ自体は、動作を実行する前の、実際の製品状態値と比較するための製品状態初期データと、動作の実行が成功した後の実際の製品状態値を示す製品状態最終データと、動作の機能性を規定する動作パラメータとを含む。シーケンス表内のこのパラメータセットの構成によって、製造工程は制御ノードの個々の機能性に容易に分割される。このため個々の動作は、製品の初期の状態および最終状態、並びにその間の関数パラメータを決定する事によって、明確に規定される。
【００１４】
ここで、好ましい他の一実施形態では、パラメータセットの中にタイムアウトデータを組み入れて、動作実行中のエラーによる、製造工程および／または他のサブスクライバの中断を回避し、これによって、容易に動作を制御することが可能になる。
【００１５】
好ましい他の一実施形態は、サブスクライバが、１つの動作の範囲内で処理される製品の実際の状態値を信号伝達データとして受信すること、および、サブスクライバが、動作が成功して終了した後に、１つの動作の範囲内で処理された製品の実際の状態値を信号伝達データとして送信することである。この方法によって、製造工程のモジュール化が、容易に可能である。製品状態を信号伝達データとして交換することによって、サブスクライバ間のデータ通信の標準化が可能になり、これによって迅速なデータアクセスが可能になる。
【００１６】
好ましい他の一実施形態によれば、制御ノードは、シーケンス表用のメモリを備えており、各パラメータは、動作の開始時にサブスクライバから回収される。この方法は、製造シーケンスを制御ノード内の中心に規定することを可能にし、場合によっては適合を行うことを可能にする。
【００１７】
好ましい他の一実施形態によれば、制御ノードは、送信モジュールを備えている。この送信モジュールは、データ通信ネットワーク内の他の制御ノードとデータを、データパケットの形で交換するためのものである。送信モジュールは、送信されるデータを出力プロセスイメージにおいて管理し、該出力プロセスイメージをデータパケットに変換し、該データパケットを所定の時点でデータ通信ネットワーク上に出力するように構成されている。さらに、制御ノードは、受信モジュールを備えている。この受信モジュールは、複数の制御ノードの１つ以上の送信モジュールのデータパケットにログオンし、受信したデータパケットを、入力プロセスイメージに変換するように構成されている。この構成により、制御ノード間のデータ通信を、生産過程および処理過程に、柔軟に且つ容易に適合させることが可能である。制御ノードが、受信モジュールを用いて複数の制御ノードのデータパケットにログオン可能であることは、柔軟な構成の通信関係を提供する。
【００１８】
好ましい一実施形態によれば、送信モジュールは、データパケットを、１つ以上の制御ノードに直接アドレス指定することが可能である。ここでは、非実時間データは、非周期的に送信されることが好ましい。あるいは、送信モジュールは、ネットワーク内に存在する全ての制御ノードにデータパケットを転送することによって、実時間データを好ましくは周期的に送信してもよい。この構成によって、実時間データと非実時間データとを平行にデータ伝送することを実現可能である。このようにして、制御ノード間の通信を、生産および製造条件に最適に適合させることが可能である。
【００１９】
好ましい他の一実施形態によれば、制御ノード内のサブスクライバ間のデータ伝送は、データマッピング工程の形に構成されている。ここで制御ノード内の各サブスクライバは、サブスクライバ間で伝送された制御ノードプロセスイメージに直接アクセスするように構成されている。この制御ノードの内部データ伝送時の直接アクセスは、プロトコルの量が少ない極めて速いデータ交換を可能にする。
【００２０】
好ましい他の一実施形態によれば、制御ノード内の１つのサブスクライバは、マスタサブスクライバとして構成されており、同一または別の制御ノード内の他のサブスクライバは、スレーブサブスクライバとして構成されている。マスタスレーブ相互接続では、マスタサブスクライバは、スレーブサブスクライバを関数オブジェクトとして用いる。マスタスレーブ相互接続が可能になると、サブスクライバの階層構造が可能になり、個々のサブスクライバの機能性を製造工程に最適に利用することができる。マスタスレーブ相互接続は、外側に向かって、統一された関数ブロックを構成するため、製造工程の変更に合わせて適合を行うには、マスタサブスクライバの再プログラムするだけでよい。
【００２１】
ここで、マスタサブスクライバはプロキシを有し、スレーブサブスクライバはスタブを有していることがさらに好ましい。プロキシは、関数オブジェクトの入力変数をデータテレグラムに変換して、該データテレグラムをスタブに送信する。スタブは、関数オブジェクトの出力変数をデータパケットに変換して、該データパケットをプロキシに送信する。この方法によって、マスタスレーブ相互接続における簡素なデータ通信が可能になる。なぜなら、データは、マスタサブスクライバとスレーブサブスクライバとの間をトランスペアレントにトンネル状に移動するからである。
【００２２】
あるいは、マスタスレーブ相互接続は、ネットワークコンフィギュレータによって提供されてもよいし、または、マスタサブスクライバ自体によって生成されてもよい。この方法では、マスタスレーブ相互接続の生成および解除により、初期化段階およびマシンサイクル中の、生産および製造工程の変更に対する柔軟な反応が可能になる。
【００２３】
添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
図１は、制御ノードとネットワークコンフィギュレータとを有するネットワークを概略的に示す図である。
【００２５】
図２は、本発明に係るネットワークの初期化段階を示す図である。
【００２６】
図３は、制御ノードアーキテクチャを示す図である。
【００２７】
図４は、コンベヤベルトとグリッパーを備えるグルーユニットとを、２つの制御ノードとして示す製造工程の図であり、図４Ａは全シーケンスを示し、図４Ｂはコンベヤベルト用のシーケンス表を示し、図４Ｃはコンベヤベルトのパラメータセットを示し、図４Ｄは、グリッパーを備えるグルーユニット用のシーケンス表を示している。
【００２８】
図５は、２つの制御ノード間のデータ交換を示す図であり、これらの制御ノードは、サブスクライバとして同期化部を有している。
【００２９】
図６は、同期化部を示す図であり、図６Ａは、同期化部の設計を示し、図６Ｂは、同期化部のパラメータセットを示している。
【００３０】
図７は、４つの制御ノード間の、マスタスレーブサブスクライバ原理に基づいたデータ交換を示す図である。
【００３１】
工業オートメーション、つまりソフトウェアを用いた技術工程の制御および監視では、分散制御システムの使用が増大している。分散制御システムでは、制御タスクは、制御ノードに分割される。ここで制御ノードは、産業用ローカルネットワークを介して、互いに通信し合うと共に、必要に応じて上位のシステムと通信する。図１は、このような分散制御システムを示す図であり、該分散制御システムは、３つの制御ノード１Ａ、１Ｂ及び１Ｃと、ネットワークを設定および監視するためのネットワークコンフィギュレータ２とを有している。ここで、制御ノード１およびネットワークコンフィギュレータ２は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）として知られるローカル通信ネットワークを形成する。ＬＡＮは、地理的地域に限定されたローカル通信ネットワークであり、制御ノードとして知られる１つ以上のサーバまたはワークステーションから構成されている。これらのサーバまたはワークステーションは、例えばツイストペア線または光通信ケーブルといった通信回線３を介して互いに接続されている。ＬＡＮには、様々なネットワーク構成が想定可能であり、バス型、リング型、スター型、およびツリー型構造が最も一般的な構造である。図１は、バス型構造を有するＬＡＮの構造を示している。
【００３２】
工業オートメーションにおいて、いわゆるフィールドバスシステムとして利用する際にＬＡＮに求められる重要な要件は、実時間機能性である。フィールドバスシステムは、送信された各データパケットが制限された保証期間内にレシーバに到達することを保証する必要がある。ＬＡＮは、ネットワークオペレーティングシステムおよび統一されたネットワークプロトコルによって動作される。ここで好ましい通信規格は、イーサネット（登録商標）方式である。つまりイーサネット方式では、標準的なハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを用いることが可能である。イーサネット方式はまた、ネットワーク技術が簡素であり、同時に高速データ伝送に優れている。
【００３３】
ネットワークにおけるデータ伝送の国際的な規範モデルであるＯＳＩ階層モデルは、７階層の積層から成り、各階層には大量のプロトコルが規定され、各階層はそのサービスを次のより高い階層にそれぞれ割り当てている。ここでは、インターネットプロトコルは、第２の層、いわゆる導体層に割り当てられる。この導体層では、伝送されるデータが添付されて、各通信プロトコルに特定の情報が追加されたパケットを形成する。ネットワークの内部において、この導体層は、制御ノードから制御ノードへのデータパケットの伝送、およびエラー検出を行う。イーサネット方式では、導体層は２つのレベルに分割され、第１のレベルがデータに第１のヘッド部を加える。このヘッド部は、受信プロトコルが正しいデータ伝送をするために必要とする情報を含んでいる。第２のレベルは、送信されるデータパケットを、さらなるヘッド部および終端部を用いてカプセル化し、当該データパケットを制御ノードから制御ノードに伝送する。このような、イーサネットテレグラムとも呼ばれるイーサネットパケットを用いて、１５００バイト未満のデータ長を有するデータを伝送することが可能である。
【００３４】
実時間機能性が求められる工業オートメーションにおいてイーサネット方式を利用可能にするために、各制御ノード１は、実時間処理のためのネットワークインターフェース１１を有している。ここで、ネットワークインターフェース１１は、制御ノード内に、ハードウェアまたはソフトウェアとして実現されていてよい。制御ノード１内のネットワークインターフェース１１は、実時間アプリケーション用のデータおよび非実時間アプリケーション用のデータを特定するために、バスシステム３を並列的に利用することを可能にする。この場合、実時間アプリケーション用のデータは、ネットワークインターフェース１１によって優先順位がつけられる。よって、まず実時間データが送信され、次の実時間アプリケーションが送信されるまでの残りの時間に、非実時間アプリケーション用のデータが送信される。
【００３５】
バスシステム３を介したデータ伝送のために、制御ノード１のネットワークインターフェース１１は、送信モジュール１２と受信モジュール１３とに分割される。送信モジュール１２は、送信されるデータを出力プロセスイメージで管理する。データパケットは、例えば、イーサネットテレグラムの形で送信される。送信側の制御ノード１の送信モジュール１２は、ネットワークプロトコルに基づいて、出力プロセスイメージをデータパケットに変換し、その後、該データパケットを所定の時点でネットワーク上に出力する。受信側の制御ノードの受信モジュール１３（受信モジュール１３は、他の制御ノード１の１つ以上の送信モジュール１２によって出力されたデータパケットを受信するためにログオンされていてもよい）、その後、受信したデータパケットを、入力プロセスイメージに変換することが可能である。この入力プロセスイメージは、制御ノード１によって処理可能である。
【００３６】
この構成によって、システムサイクル時間中であっても、ネットワーク内の制御ノード間の通信関係を、柔軟に、すなわち動的に特定することが可能になり、このため、使用されている装置およびデバイスに関して、高い互換性を有する分散制御システムを容易に実現可能である。通信関係を変更することによって、すなわち、どの制御ノードが他のどの制御ノードにデータを送信する必要があるかを示す送信−受信モジュールの関係を新たに特定することによって、例えば製品範囲の拡大または変更など、製品および製造工程における変更を容易に行うことができる。
【００３７】
送信モジュールおよび受信モジュールの通信関係の特定は、ネットワークコンフィギュレータ２によって、初期化段階のフレームワーク内で実行されることが好ましい。従って、ネットワークコンフィギュレータ２は、ネットワークに接続された制御ノードを特定するために記録モジュール２１を有している。記録モジュール２１は、ネットワークコンフィギュレータ２内の設定モジュール２２に接続されている。設定モジュール２２は、特定の制御ノード１の送信モジュール１２および受信モジュール１３の通信関係、つまり、制御ノードが受信モジュールを用いて他の制御ノードの送信モジュールからデータを受信するために、どの制御ノードが他のどの制御ノードにログオンすべきかを特定する。設定モジュール２２は、プログラミングモジュール２３にも接続されている。プログラミングモジュール２３は、その後、設定モジュールによって特定された、ネットワーク内の制御ノード間の通信関係を、これらの制御ノードに送信する。
【００３８】
しかしながら、ネットワークコンフィギュレータ２は、制御ノード間および／または制御ノード内のサブスクライバ間の通信関係を動的に適合させることを、初期化段階の後に行ってもよい。この構成によって、製品範囲の拡大または変更に対して容易に対応することが可能である。ネットワークコンフィギュレータ２は、その後、簡単な再プログラミングによって、個々の制御ノード間、および／または、制御ノード内のサブスクライバ間の通信関係に対して、対応する適合を実行することが可能である。
【００３９】
図２には、図１に示した分散制御システムの初期化段階が詳細に示されている。図２の矢印は、実行されたデータ交換を示している。初期化段階の第１のステップでは、ネットワークコンフィギュレータ２は、ネットワークに接続された制御ノード１を特定する。このため、制御ノードは、各制御ノードに関連する明確なアドレスを有している。このアドレスを介して、制御ノードはアドレス指定され得る。制御ノードは、例えばバスシステムにおける動的設定プロトコル（ＤＨＣＰ）または自動ＩＰを介したブーティングの間に、このアドレスを得ることが可能である。しかし、このアドレスは、制御ノード内に予め記憶されていてもよい。
【００４０】
制御ノード１を自動的に認識するために、ネットワークコンフィギュレータ２は、様々な機構を使用することが可能である。ネットワークコンフィギュレータ２の記録モジュールは、いわゆるブロードキャストテレグラムを、ネットワーク３に接続された全ての制御ノード１に送信することが可能である。その後、制御ノード１は、応答テレグラムを用いて、ブロードキャストテレグラムに応答し、これによって、制御ノード１の有効なアドレスを知らせる。あるいは、各制御ノードが、ブーティングの間にネットワークコンフィギュレータ２のアドレスを用いて、識別テレグラムをネットワークコンフィギュレータ２の記録モジュールに自動的に送信することも可能である。
【００４１】
このアドレスの検出と平行して、ネットワークコンフィギュレータ２の記録モジュール２１は、ネットワーク特性および制御ノードの機能を特徴付けるデバイス記述を制御ノードから回収してもよいし、および／または、制御ノードが、ブーティングの間に、デバイス記述をネットワークコンフィギュレータの記録モジュールに自動的に送信してもよい。
【００４２】
特定された制御ノードの数およびそれらのデバイス特性に基づいて、ネットワークコンフィギュレータ２の設定モジュール２２は、その後、ネットワークの制御ノード間の通信関係、つまり、制御ノードが受信モジュールを用いて他の制御ノードの送信モジュールからデータを受信するために、どの制御ノードが他のどの制御ノードにログオンすべきかを特定する。このため、設定モジュール２２は、システムオブジェクトモデルを有していることが好ましい。該システムオブジェクトモデルは、標準化システム図およびプロセス記述を含んでおり、これらは、通信関係を特定するために、特定された制御ノードのデバイス特性と組み合わされている。制御ノードを介してデバイス記述を入力する代わりに、デバイス記述は、外部のデータベースを介して読み込まれてもよいし、または、マンマシーンインターフェースを介して、直接ネットワークコンフィギュレータ２の中に入力されてもよい。このシステム図およびプロセス記述は、例えばエンジニアリングシステムを介して、ネットワークコンフィギュレータに提供されることが可能である。
【００４３】
ネットワークコンフィギュレータ２によって特定された制御ノード１間の通信関係は、それぞれ、データを送信する送信モジュールと、データを受信する受信モジュールと、データ伝送の種類およびデータの種類とを示している。通信関係を含むデータレコードは、ネットワークコンフィギュレータ２のプログラミングモジュール２３を用いて、バスシステム３を介して、制御ノード１の中に書き込まれる。初期化工程が完了すると、分散制御は機械操作に切替えられ、所望の生産および製造工程が実行される。この操作モードではネットワークコンフィギュレータ２はもはや必要ない。ネットワークコンフィギュレータ２は、その後、スイッチオフされるか、または、生産および製造工程における監視機能、すなわち、例えば故障の監視および診断を引き受ける。
【００４４】
生産および製造工程の間に、制御ノードは、ネットワークコンフィギュレータによって提供された通信関係に基づいて、データを交換する。ここで、送信側の制御ノードの送信モジュールは、受信側の制御ノードの受信モジュールに、二点間接続で直接的にデータを送信する。あるいは、送信側の制御ノードの送信モジュールが、複数の受信側の制御ノードの受信モジュールにデータを送信してもよい。さらに、送信側の制御ノードの送信モジュールを介して、ネットワークに接続されている全ての制御ノードの受信モジュールに、データを送信してもよい。ここでは概して、非実時間データは、二点間接続を介して非周期的に交換される。このような非実時間データは、製品およびプロセスフローを特徴付けるための、イベントデータまたはパラメータデータである。しかし、特に、実時間アプリケーションを実行するために必要なプロセスデータのようなデータは、全ての制御ノードに周期的に送信される。実時間データの場合、一対他方向接続および／または放送送信が行われ得る。
【００４５】
図３は、制御ノードの可能な構成を概略的に示す図である。各制御ノードは、送信モジュール１２と受信モジュール１３とを有するネットワークインターフェース１１に加えて、制御ノードの機能特性および通信特性を示すデバイス記述を有している。このデバイス記述のフォームは、全ての制御ノードに対して標準化され、制御ノードの記憶領域１４にファイルとして格納されていることが好ましい。デバイス記述には、上位のシステムまたはネットワークコンフィギュレータがアクセス可能である。デバイス記述は、制御ノードの機能特性および通信特性を現在の状態に適合させるために、外部から変更可能である。すなわち、上述と同様に、ネットワークコンフィギュレータおよび／または上位のシステムによって、あるいはマンマシーンインターフェースによって変更可能である。
【００４６】
制御ノードのハードウェアおよびその機能ならびに／または外部へのインターフェースを示す、制御ノードのデバイス記述は、制御ノード内のマシーンモデル１５と関連付けられている。マシーンモデル１５は、デバイス特性を機能性の形式で表し、デバイスの機能性を実際のハードウェア制御部から切り離す。マシーンモデルによって、システムおよび／または制御ノード内の機能性を容易且つ効果的にモジュール化し、これによって分散制御システムを構成することが可能である。マシーンモデルは、デバイス機能性をカプセル化し、これによって自立的なモジュールユニットを提供する。該モジュールユニットは、統一された抽象操作フローに追随する全てのデバイスユニット、通信ユニット、および関数ユニットのために、自立的に、つまり管理システムなしで動作される。
【００４７】
図３に示すように、イベントストリーム、パラメータストリーム、およびプロセスデータストリームを処理するために、各制御ノードは、イベント記録モジュール１７およびデータレコーディングモジュール１８を備えている。イベント記録モジュール１７およびデータレコーディングモジュール１８は、図３に示すように、ネットワークインターフェース１１、すなわち、送信モジュール１２および受信モジュール１３に接続されている。表示、通知、継続中の機械操作のエラーなどといったイベントは、イベント記録モジュール１７によって分類され、後にラッチされる。さらに、特に上位の制御ノードは、ラッチされたイベントにアクセスすることが可能である。従ってイベントは、肯定応答する必要のあるイベントと、肯定応答する必要のないイベントとに分類される。肯定応答する必要のあるイベントは、これらがイベント記録モジュール１７から除去され得る前に、認定ユニットによって肯定応答される必要がある。データレコーディングモジュール１８は、パラメータおよびプロセスデータを格納し、さらなる特に上位の制御ノードとネットワークコンフィギュレータとが、これらのパラメータおよびプロセスデータにアクセスすることを可能にする。
【００４８】
マシーンモデル１５は、組織化ユニット１５１と関数ユニット１５２とに分割される。組織化ユニット１５１は、制御ノードの状態を特定する。制御ノードの状態は、動作モードを示しており、つまり、マシーンが、手動、半自動的、または自動的に動作されるか、および、マシーンが初期化モードまたは機械操作モードにあるかを示している。さらに、制御ノードの動作状態は、組織化ユニット１５１において規定される。動作状態は、例えば、開始モード、停止モード、またはエラーモードであり得る。動作状態は、制御ノード１内のマシーンモデル１５の組織化ユニット１５１によって、明確に規定され処理される。さらに、制御ノード１内のマシーンモデル１５の組織化ユニット１５１は、動作状態と動作状態との間の移行が明確になるようにする。従って、組織化ユニット１５１は、有限状態機械であることを意味している。この有限状態機械は、外部のイベントに依存することなく、制御ノードによって所望の状態を実現するというものである。
【００４９】
制御ノード１内のマシーンモデル１５の関数ユニット１５２は、各動作状態に関連付けられたアプリケーションプログラム、特に製造シーケンスを含む。これらは、組織化ユニットによって設定された動作状態に応じて、関数ユニット１５２によって開始される。制御ノードの関数ユニットにおけるアプリケーションプログラム、および／または、制御ノードのサブスクライバの関数ユニットにおけるアプリケーションプログラムは、個々の識別子を介してアクセスされる。ここで、組織化ユニット１５１は、アクセスされる関数ユニット１５２の識別子および関数パラメータを含んでおり、このアクセスを実行する。従って、関数ユニットは、外部からパラメータ化されることが可能な基本関数を提供する。これらの基本関数の構成から、その後、全機能性が形成される。これらの基本関数は、下位の基本関数から構成されていてもよく、また、基本的な超関数を形成してもよい。
【００５０】
制御ノードは、サブスクライバ１６１Ａ、１６１Ｂ及び１６１Ｃに分割される。これらのサブスクライバは、個々に且つ自立して、制御ノードのアクセス可能な関数を規定する。制御ノードをサブスクライバに分割することは、自由に設定可能であり、実際のハードウェア制御には無関係である。制御ノードをサブスクライバに分割することによって、データ通信速度を最適化することが可能である。制御ノード間のデータ伝送の場合、データ伝送は、ネットワークプロトコルに基づいて、つまり、特にイーサネットプロトコルに基づいて行われる。ここで、送信側の制御ノードは、その送信モジュールを用いて、送信される出力プロセスイメージをネットワークデータパケット、つまり例えばイーサネットテレグラムに変換し、その後、該データパケットを、所定の時点でネットワークに出力する。その後、この送信モジュールに受信モジュールによってログオンされた制御ノードは、受信されたデータパケットを入力プロセスイメージに再び変換する。これとは逆に、もし、データ通信が、制御ノードの内部で、制御ノード内のサブスクライバ間で行われるならば、データ交換は、データマッピング工程によって、サブスクライバが、サブスクライバ間で送信された制御ノードのプロセスイメージに直接データアクセスすることによって、トランスペアレントに行われることが好ましい。制御ノード内のサブスクライバの直接データマッピング工程は、送信モジュールおよび受信モジュールを介した手間のかかる変換工程および／または転移工程を行わない、迅速なデータ交換を提供する。
【００５１】
データ伝送工程、つまり、サブスクライバ間の直接データマッピングおよび制御ノード間のネットワークプロトコル変換は、ネットワークコンフィギュレータによって、上述の初期化工程の範囲において行われることが好ましい。従って、制御ノード内のサブスクライバ間の通信関係は、制御ノード間の通信関係と同様に、イベントストリーム、パラメータストリーム、およびプロセスデータストリームに分割される。同時に、サブスクライバ間のデータ伝送の種類、つまり、データ伝送が周期的に行われるか、または非周期的に行われるかが特定される。
【００５２】
制御ノードを、独立してアクセス可能および自由に構成可能である個々の機能性を有するサブスクライバに分割することは、所望の任意の製造工程を最適に分割することを可能にする。従って、製造工程の全シーケンスは、様々な制御ノードに分散された部分的製造シーケンスに分割される。マシーンモデル１５の関数ユニット１５２は、シーケンス表１５３を有している。シーケンス表１５３は、製造工程の全ての頻度内で、制御ノード１に関連する製造シーケンスを特定する。シーケンス表１５３は、製造シーケンス内の動作用の識別子と、該動作をカプセル化された機能性によって実行することが可能な、制御ノード内の動作に関連するサブスクライバ１６用の識別子と、該動作を実行するために求められるパラメータセット用の識別子とを含む。各サブスクライバ１６１Ａ、１６１Ｂ、及び１６１Ｃは、シーケンスインタープリタ１６１Ａ、１６１Ｂ及び１６１Ｃを備えている。このシーケンスインタープリタは、シーケンス表１５３を読み取って解釈して、サブスクライバに関連する動作を開始することが可能である。
【００５３】
サブスクライバ１６のシーケンスインタープリタ１６１は、信号伝達データによって制御され、シーケンスインタープリタ１６１は、該信号伝達データに基づいてシーケンス表１５３を処理する。ここで信号伝達データは、特にトリガー信号を含む。このトリガー信号は、サブスクライバ内の信号インタープリタに、シーケンス表に基づいて、サブスクライバに関連する動作を実行させる。各サブスクライバに必要な信号伝達データは、シーケンス表１５３自体によって提供されることが好ましい。ここでは、サブスクライバが、シーケンス表を処理するために、単一のトリガー信号を必要とするのか、または数個のトリガー信号を必要とするのかという決定が可能である。これらのトリガー信号は、他のサブスクライバによって生成され得る。これは、特に、既に実行されたこれらのサブスクライバの動作が、当該サブスクライバの動作を実行するための条件である場合に当てはまる。
【００５４】
しかし、ある制御ノードのサブスクライバにおける動作を実行するために、別の制御ノードのサブスクライバにおける動作が必要とされる場合、当該サブスクライバ用の信号伝達データを生成することは、同期化部によって行われる。この同期化部は、制御ノードの機能性を示し、シーケンスインタープリタ１６１を備えるサブスクライバ１６として扱われる。同期化部のシーケンスインタープリタは、制御ノード１の受信モジュール１２に与えられた信号伝達データを読み取ると共に解釈する。この信号伝達データは、他の制御ノードの送信モジュールから、制御ノード１のシーケンス表１５３に基づいて送信されたものである。ここで、シーケンス表内の同期化部に関連するデータレコードは、与えられた信号伝達データのために、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、またはＸＯＲといったブール演算を示していることが好ましく、これによって、制御ノード内の１つ以上のサブスクライバに、トリガー信号データを生成する。その後、サブスクライバは、この信号伝達データに基づいて、制御ノードのシーケンス表の処理を継続する。
【００５５】
ここでも、送信側の制御ノードの送信モジュールから受信側の制御ノードの受信モジュールに送信され、受信側の制御ノード内のサブスクライバをトリガーするように機能する信号伝達データは、送信側の制御ノードの同期化部によって生成されることが好ましい。ここで送信側の制御ノードは、独立したサブスクライバとして構成されている。この送信側の制御ノードの同期化部は、そのシーケンスインタープリタを用いて、送信側の制御ノードのシーケンス表を処理することによって、信号伝達データを生成し、該信号伝達データを送信モジュールに送信し、受信側の制御ノードの受信モジュールに転送する。従って、一サブスクライバとしての各制御ノードは、好ましくは、２つの同期化部を含む。これらの同期化部は、制御ノードのサブスクライバのために内部信号伝達を生成するため、および／または、他の制御ノードのサブスクライバのために外部信号伝達を生成するためのものである。これら２つの機能性が、制御ノード内の単一の同期化部に組み込まれていてもよい。
【００５６】
シーケンス表内のデータレコードは、２進コード化されていることが好ましい。データレコードでは、制御ノードに関連する製造シーケンスの動作の識別子は、連続した番号が付されていることが好ましい。当該動作を行うサブスクライバの識別子は、２部から構成されていることが好ましい。これらの識別子は、動作によってトリガーされた、１つのサブスクライバおよび／または複数のサブスクライバを特徴付ける。さらに、これらの識別子は、如何に１つの動作を終了させるか、つまり、該動作がそれ自体の終了を信号伝達する必要があるかどうかによって特徴付けられる。ここでも、該動作に関連するパラメータセットの識別子には、動作自体の識別子と同様に、連続した番号が付されていることが好ましい。
【００５７】
様々なパラメータセットは、１つの表としてまとめられ、シーケンス表内の対応する識別子と同一の識別子が設けられていることが好ましい。さらに、該動作に関連するパラメータセットは、該動作を実行する前の製品状態と比較するための製品状態初期データと、該動作が成功して終了した場合の製品状態を示す製品状態最終データと、該動作の機能性を特定する動作パラメータとを有している。任意で、該動作のタイムアウトデータが設けて、該動作の実行中のエラーにより製造工程および／または他のサブスクライバが遮断されることを回避し、該動作の簡素な制御を可能にすることも可能である。
【００５８】
サブスクライバ１６は、そのシーケンスインタープリタ１６１によって、対応するトリガー信号の後に、制御ノード１内のメモリから、シーケンス表において特徴付けられたパラメータセットを読み取り、アドレス指定された動作を開始する。この制御ノード１内のメモリは、例えば制御ノード内の、デバイス記述を含むメモリ１４であってよい。この工程では、サブスクライバは、該動作の範囲内で処理される製品の実際の状態値を、信号伝達データとして受信する。シーケンスインタープリタ１６１は、シーケンス表１５３を処理する際に、上記実際の製品状態値と、動作に関連するパラメータセット内の製品状態初期データとを比較して、場合によってはエラーを算出して、この場合には該エラーを制御ノード内の記録モジュール１７に信号伝達する。該動作において処理される製品の実際の状態値を示す信号伝達データは、同時に、サブスクライバ１６のシーケンスインタープリタ１６１に動作を開始させるトリガー信号であり得る。
【００５９】
当該動作が成功して終了すると、その後、サブスクライバ１６のシーケンスインタープリタ１６１は、信号伝達データを出力する。この信号伝達データは、該動作の範囲内で処理された製品の実際の状態値を示し、場合によっては、他のサブスクライバ用のトリガー信号として機能する。ここで、サブスクライバ１６のシーケンスインタープリタ１６１は、該動作に関連するパラメータセットの製品状態最終データを、実際の製品状態の信号伝達データとして受け取る。制御ノードの内部では、信号伝達データは、他のサブスクライバに、データマッピング工程の範囲内で送信される。ここで、当該他のサブスクライバは、直接この信号伝達データにアクセス可能である。その後、出力された信号伝達データは、再び、トリガー信号として、他のサブスクライバのシーケンスインタープリタを用いて、シーケンス表のさらなる処理を開始する。あるいは、同期化部が、シーケンス表に、アクセスされたサブスクライバの識別子として示されているならば、上記同期化部は、他の制御ノードのうちの１つの制御ノードのサブスクライバのために、トリガー信号を発生させる。該トリガー信号は、その後、制御ノードの送信モジュールを介して出力される。
【００６０】
製造工程を、シーケンス表の形で個々の制御ノードに関連付けられた部分的製造シーケンスに分割することによって、製造工程の変更を、シーケンス表の再プログラミングによって行うことが可能になる。シーケンス表の個々のパラメータセットも、製造工程の変更に柔軟に適合することが可能であり、この際に、手間のかかる制御ノードの直接プログラミングを行う必要はない。シーケンス表および／またはパラメータセットは、ここでは（例えば初期化工程の間には）、ネットワークコンフィギュレータ２によって個々の制御ノードに送信されてもよい。また、機械操作の間に、ネットワークコンフィギュレータ２または別の制御ユニットによって、シーケンス表および／またはパラメータセットを変更することも可能である。
【００６１】
一例として、図４は、２つの制御ノードを有する製造工程を示す図である。ここで、一方の制御ノードはコンベヤベルト１０１であり、他方の制御ノードは、グリッパー１０２を備えるグルーユニットである。制御ノードコンベヤベルト１０１は、独立した機能性を有する６つのサブスクライバに分割される。６つのサブスクライバとはつまり、識別子ユニット１１１（好ましくはいわゆるＲＦＩＤ読み取り部）、データ収集ユニット１２１、同期化部１３１、固定ユニット１４１、輸送ユニット１５１、および識別ユニット１６１（好ましくはＲＦＩＤトランスポンダ）である。グルーユニット１０２は、個々にアドレス可能な機能性を有するサブスクライバとして、同期化部１１２、グリッパー１２２、およびグルー１３２を有している。
【００６２】
図４Ａは、製造工程の全シーケンスを示し、図４Ｂは、制御ノードコンベヤベルト１０１のシーケンス表を示し、図４Ｃは、制御ノードコンベヤベルト１０１のパラメータセットを示し、図４Ｄは、制御ノードグルーユニット１０２のシーケンス表を示している。制御ノードコンベヤベルト１０１の製造シーケンスは、１０個のデータレコードにおいて特徴付けられた１０個の動作を含む。制御ノードコンベヤベルトのシーケンス表のデータレコードは、図４Ｂに示すように、３つのカテゴリーに分類され、第１のカテゴリーは、製造シーケンス内の個々の動作を識別し、０〜９までの連続した番号が付されている。データレコードの第２のカテゴリーは、１つの動作を実行するサブスクライバを特徴付けている。この第２のカテゴリーは２部から構成され、該動作がその終了を信号伝達する必要があるかどうかを、サブスクライバに示すと同時に識別する。これら２つの第２のカテゴリーのデータは、２進コード化されており、状態ＴＲＵＥは、１によって特徴付けられている。３つ目のカテゴリーとして、データレコードは、該動作に関連するパラメータセットの識別子を含む。このパラメータセットも、連続的に番号を付され、ここでは、０〜３の連続した番号が付されている。
【００６３】
図４Ｃに示すように、制御ノードコンベヤベルト１０１のシーケンス表の３つのパラメータセットが、製法表にまとめられている。これらパラメータセットは、シーケンス表の指標に対応する指標を含んでいる。ここで、パラメータセットは、製品状態初期データ、製品状態最終データ、２つの動作パラメータ（この場合、距離および速度）、タイムアウトデータというカテゴリーを含む。
【００６４】
制御ノードグルーユニット１０２のシーケンス表およびパラメータセットは、同一に構成されている。ここで、図４Ｄは、６つの動作を含むシーケンス表だけを示している。これらの６つの動作には、０〜５の連続した番号が付されている。これらの動作に関連するパラメータセットは、図４Ｄには示されていない。
【００６５】
図４Ａは、制御ノードコンベヤベルト１０１および／または制御ノードグルーユニット１０２内のサブスクライバのシーケンスインタープリタを用いたシーケンス表の処理を示している。ここでは、サブスクライバ間において送信された信号伝達データのデータ経路が、矢印によって特徴付けられている。各サブスクライバのシーケンスインタープリタは、トリガー信号として、サブスクライバに関連する動作の範囲内で処理される製品の実際の製品状態値を求めている。その後、実行された動作は、この実際の製品状態値を、関連付けられたパラメータセット内の製品状態最終データに基づいて変更させる。動作が完了した後、サブスクライバのシーケンスインタープリタによって出された実際の製品状態値は、シーケンス表に基づいて次に開始されるサブスクライバ内の他の所望の動作を開始させ、これによって、必要とされる動作の同期化を行う。
【００６６】
図４Ａでは、製造工程のタイミングが、各サブスクライバの上から下までの線で示されている。ここで、個々のサブスクライバによって行われる動作は、線上の箱の形に描かれており、動作用の識別子およびパラメータセット用の識別子が記載されている。図４Ａにおいて特徴付けられるプロセスフローでは、コンベヤベルト１０１内のデータ収集ユニット１２１は、第１の動作において製品を検出し、実際の製品状態値をＲＦＩＤ読み取り部１１１に出力する。次に、ＲＦＩＤ読み取り部１１１は、関連する動作を実行した後、この新たな実際の製品状態値をコンベヤベルト１０１内の同期化部１３１に送信する。同期化部１３１は、同時に、グルーユニットの同期化部１１２から他の信号伝達データを受信する。コンベヤベルト１０１の同期化部１３１は、これらの２つの同期化データを、シーケンス表内に示されたパラメータセットに基づいて結合させ、実際の製品状態値を、コンベヤベルト１０１内の固定ユニット１４１に信号伝達する。固定ユニット１４１は、関連する動作を実行した後、実際の製品状態値を輸送ユニット１５１に信号伝達する。次に、輸送ユニット１５１は、所望の動作を処理した後、実際の製品状態値を、固定ユニット１４１に送信する。その後、固定ユニット１１１は、関連する動作が完了した後、実際の製品状態値を、コンベヤベルト１０１内の同期化部１３１に転送する。
【００６７】
従って、コンベヤベルト１０１内の同期化部１３１は、２つの信号伝達データを生成する。これら２つの信号伝達データは、同期化部１３１用の信号伝達データと、グルーユニット１０２内の同期化部１１２用の信号伝達データである。グルーユニット１０２内の同期化部１１２は、その後、実際の製品状態値によって、グリッパー１２２を開始させる。グリッパー１２３は、関連する動作を実行した後、グルー１３２を開始させる。グルー１３２は、所望の動作を実行した後、実際の製品状態値を用いてグリッパー１２２をトリガーし、続いてグリッパー１２２は、グルーユニット１０２の同期化部１２１をトリガーする。グルーユニット１０２は、その後、コンベヤベルト１０１内の同期化部１３１用の信号伝達データを生成する。コンベヤベルト１０１内の同期化部１３１は、ＲＦＩＤトランスポンダ１５１を起動させ、ＲＦＩＤトランスポンダ１５１は、関連する動作を実行した後、実際の製品状態値を用いてデータ収集ユニット１２１を開始させる。続いてデータ収集ユニット１２１は、データ出力によって、製造工程を終了させる。
【００６８】
動作の処理時には、製法表のパラメータセットのタイムアウトパラメータは、所定の動作時間が過ぎた時に、サブスクライバが信号伝達を行い、これによって、この信号伝達を待っている他のサブスクライバが、動作の終了前に、それらのシーケンスインタープリタを用いてシーケンス表の処理を継続できるようにする。これによって、製造工程内のいわゆるデッドロックを、回避することが可能である。同時に制御ノードでは、記録モジュール１７を用いて、エラー検出を行うことも可能である。
【００６９】
図５は、サブスクライバとして構成された同期化部を用いた制御ノード間の動作の同期化を、例えば２つの制御ノードＡ及びＢを用いてさらに詳細に示す図である。ここで、各制御ノードＡ及びＢは、他の制御ノードの信号伝達データを受信する受信同期化部Ａ１及びＢ１と、信号伝達データを他の制御ノードに出力する送信同期化部Ａ２及びＢ２とを有している。さらに図５に図示した制御ノードでは、制御ノード機能を実行する他の機能的サブスクライバＡ３及びＢ３が示されている。この同期化部によって、制御ノードの境界を超えて、容易且つ確実に、同期の製造工程を行うことが可能である。
【００７０】
図５の矢印は、信号伝達データ経路を示している。ここで、制御ノードＡ内の受信同期化部Ａ１は、制御ノードＢおよび他の制御ノード（図示しない）の送信同期化部Ｂ２からの信号伝達データを保持する。この信号伝達データに基づいて、制御ノードＡ内の受信同期化部Ａ１は、論理演算によって、制御ノードＡ内のサブスクライバ関数オブジェクトＡ３用の信号伝達データを生成する。サブスクライバ関数オブジェクトＡ３は、その後、シーケンス表に基づいて所望の動作を開始する。動作が終了すると、サブスクライバ関数オブジェクトＡ３は、制御ノードＡ内の送信同期化部Ａ２に信号伝達する。送信同期化部Ａ２は、この信号伝達データに基づいて、制御ノードＢ内の受信信号伝達部品Ｂ１用の信号伝達データを生成する。制御ノードＢ内の受信信号伝達部品Ｂ１はさらに、他の制御ノードからさらなる信号伝達データを受信する。論理演算によって、制御ノードＢ内の受信同期化部Ｂ１は、その後、制御ノード部品Ｂ内のサブスクライバ関数オブジェクトＢ３用の信号伝達データを生成する。サブスクライバ関数オブジェクトＢ３は、シーケンス表に基づいて所望の動作を開始し、該動作が終了した後、信号伝達データを制御ノードＢの送信同期化部Ｂ２に転送する。その後、送信同期化部Ｂ２は、制御ノードＡの受信同期化部Ａ１用の同期化データを生成する。
【００７１】
図６は、同期化部３００の可能な構成をより詳細に示す図である。同期化部３００は、制御ノード内の受信同期化部および送信同期化部として機能する。図６Ａでは、この構成が概略的に示されており、図６Ｂでは、同期化工程のパラメータセットが示されている。図６Ａに示す同期化部３００では、３つの信号伝達入力部３０１、３０２及び３０３ならびに３つの信号伝達出力部３０４、３０５及び３０６が設けられている。受信同期化の場合、同期化部３００は、これら３つの各同期化入力部３０１、３０２及び３０３に、シーケンス表内に関連付けられたパラメータセットに基づいて論理演算を行う。
【００７２】
図６Ｂには、異なる３つの同期化演算用の可能な３つのパラメータセットが示されている。パラメータセット１は、ＡＮＤ、ＯＲ、およびＯＲ演算を行い、パラメータセット２は、ＯＲ、ＯＲ、およびＯＲ演算を行い、パラメータセット３は、ＯＲ、ＯＲ、およびＡＮＤ演算を行う。これらのパラメータセットでは、製品状態初期データおよび製品状態最終データは、機能サブスクライバのパラメータセットと同様に示されている。
【００７３】
同期化部３００が、制御ノード用の送信同期化部として機能するならば、論理演算の代わりに、無条件の信号伝達が、提供されたシーケンス表のパラメータセットに基づいて、同期化出力部３０４、３０５及び３０６に対して行われる。図６Ａでは、同期化部３００の、送信同期化部および受信同期化部としてのダブル機能は、同期化出力部３０４、３０５及び３０６の前に配置されたＯＲ演算によって制御可能である。図６Ｂのパラメータセットに基づいて行われ得るさらなる論理演算は、ＡＮＤおよびＯＲに加えて、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、またはＸＯＲである。
【００７４】
また、制御ノードの境界を超えてサブスクライバを密接に決定的結合することによって、分散制御をより柔軟にすることも可能である。図７は、マスタスレーブサブスクライバ原理に基づいた、４つの制御ノードＭ１、Ｍ２及びＭ３及びＳの間のデータ交換を示す図である。マスタスレーブサブスクライバ原理では、制御ノード内の１つのサブスクライバは、マスタサブスクライバとして構成されており、同一またはさらに他の制御ノード内に設けられた別のサブスクライバは、スレーブサブスクライバとして構成されている。マスタサブスクライバは、スレーブサブスクライバを下位の関数オブジェクトとして用いる。図７に示すように、この原理では、複数のマスタサブスクライバ、ここでは、マスタサブスクライバＭ１、Ｍ２及びＭ３が、同一のスレーブサブスクライバＳをアドレス指定することも可能である。
【００７５】
図７に示すように、スレーブサブスクライバＳは、マスタサブスクライバＭ１、Ｍ２及びＭ３によって実行される動作の範囲内でその機能性を実行するために、マスタサブスクライバＭ１、Ｍ２及びＭ３のパラメータセットをアドレス指定してもよい。データ交換の場合、マスタサブスクライバは、プロキシＤを有し、スレーブサブスクライバはスタブＤを有しており、ここで、プロキシＤは、入力変数をデータテレグラムに変換して、該データテレグラムをスタブＤに送信し、スタブＤは、スレーブ関数を実行した後、出力変数をデータテレグラムに変換して、該データテレグラムをプロキシＤに送信する。ここで、制御ノード内のマスタ−スレーブサブスクライバ間のデータ交換は、図６Ｂに示すように、制御ノードの送信モジュールおよび受信モジュールを用いて、データマッピング工程の形で、制御ノードの境界を超えて実行される。マスタスレーブ原理では、階層状の機能性構造が形成されるため、サブスクライバ機能性のさらなる最適化が可能である。マスタスレーブ結合の生成および解除は、例えば、ネットワークコンフィギュレータによって、またはマスタサブスクライバ自体によって、初期化段階で行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】制御ノードとネットワークコンフィギュレータとを有するネットワークを概略的に示す図である。
【図２】本発明に係るネットワークの初期化段階を示す図である。
【図３】制御ノードアーキテクチャを示す図である。
【図４Ａ】コンベヤベルトとグリッパーを備えるグルーユニットとを、２つの制御ノードとして示す製造工程の図であり、全シーケンスを示している。
【図４Ｂ】コンベヤベルトとグリッパーを備えるグルーユニットとを、２つの制御ノードとして示す製造工程の図であり、コンベヤベルト用のシーケンス表を示している。
【図４Ｃ】コンベヤベルトとグリッパーを備えるグルーユニットとを、２つの制御ノードとして示す製造工程の図であり、コンベヤベルトのパラメータセットを示している。
【図４Ｄ】コンベヤベルトとグリッパーを備えるグルーユニットとを、２つの制御ノードとして示す製造工程の図であり、グリッパーを備えるグルーユニット用のシーケンス表を示している。
【図５】２つの制御ノード間のデータ交換を示す図であり、これらの制御ノードは、サブスクライバとして同期化部を有している。
【図６Ａ】同期化部を示す図であり、同期化部の設計を示している。
【図６Ｂ】同期化部を示す図であり、同期化部のパラメータセットを示している。
【図７】４つの制御ノード間の、マスタスレーブサブスクライバ原理に基づいたデータ交換を示す図である。
【図１】
2010537296.tif 000003
【図２】
2010537296.tif 000004
【図３】
2010537296.tif 000005
【図４Ａ】
2010537296.tif 000006
【図４Ｂ】
2010537296.tif 000007
【図４Ｃ】
2010537296.tif 000008
【図４Ｄ】
2010537296.tif 000009
【図５】
2010537296.tif 000010
【図６Ａ】
2010537296.tif 000011
【図６Ｂ】
2010537296.tif 000012
【図７】
2010537296.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【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】
シーケンス表（１５３）およびサブスクライバ（１６）を有する制御ノードであって、
上記シーケンス表（１５３）は、上記制御ノードに関連した製造シーケンスの各動作用の識別子と、上記動作を実行するサブスクライバ用の識別子と、上記動作に関連するパラメータセットの識別子とを備えるデータレコードを有し、
各上記サブスクライバは、上記シーケンス表を読み取ると共に解釈し、かつ、当該サブスクライバに関連する複数の動作を開始するように設計されているシーケンスインタープリタ（１６１）を有しており、
サブスクライバ（１１２、１３１；３００）が、上記シーケンス表（１５３）に関連付けられた動作に基づいて信号伝達データを生成するように設計された同期化部として構成されており、他の少なくとも１つのサブスクライバのシーケンスインタープリタは、上記同期化部の信号伝達データに基づいて、上記シーケンス表（１５３）を処理することを特徴とする、制御ノード。
【請求項２】
上記同期化部（１１２、１３１；３００）は、他のサブスクライバ用の信号伝達データを、与えられた信号伝達データの論理演算によって生成し、上記論理演算は、上記関連する動作によって提供されることを特徴とする、請求項１に記載の制御ノード。
【請求項３】
ある動作に関連するパラメータセットは、
−上記動作を実行する前の実際の製品状態値と比較するための製品状態初期データと、
−上記動作が終了した後の実際の製品状態値を示す製品状態最終データと、
−上記動作の機能性を特定する動作パラメータとを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の制御ノード。
【請求項４】
ある動作に関連する上記パラメータセットは、当該動作用のタイムアウトデータをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の制御ノード。
【請求項５】
各上記サブスクライバ（１６）は、上記動作の範囲内で処理される製品の実際の製品状態値を第１の信号伝達データとして受信し、
上記動作が成功して終了した後に、上記動作の範囲内で処理された製品の実際の製品状態値を、第２の信号伝達データとして出力することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項６】
上記製造シーケンスに関連する上記パラメータセット用のメモリ（１４）が設けられており、上記サブスクライバは、上記動作の開始時に、各パラメータセットを回収することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御ノード。
【請求項７】
製造工程を実行するための制御システムであって、
データ通信ネットワークを介して互いに接続された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御ノードを備え、
上記製造工程は、複数の動作を有する製造シーケンスに分割され、
上記製造シーケンスは、各上記制御ノード（１）によって行われ、
サブスクライバとしての各上記制御ノードは、他の制御ノードから信号伝達データを受信するための受信同期化部（Ａ１、Ｂ１）と、他の制御ノードに信号伝達データを送信するための送信同期化部（Ａ２、Ｂ２）を有することを特徴とする、制御システム。
【請求項８】
信号伝達出力部（３０４、３０５、３０６）を備える同期化部（３００）が、受信同期化部および送信同期化部として動作し、これらのダブル機能は、上記信号伝達出力部（３０４、３０５、３０６）のＯＲ演算によって制御されることを特徴とする、請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
データ通信ネットワーク内の上記制御ノード（１）間のデータ伝送は、データパケットの形で行われ、
各上記制御ノードは、送信モジュール（１２）と受信モジュール（１３）とを有し、
上記送信モジュール（１２）は、送信される上記データを出力プロセスイメージにおいて管理し、上記出力プロセスイメージをデータパケットに変換し、かつ、上記データパケットを上記データ通信ネットワークに、所定の時点で出力するように構成されており、
上記受信モジュール（１３）は、他の複数の制御ノードにおける１つ以上の送信モジュールのデータパケットにログオンし、かつ、受信したデータパケットを、入力プロセスイメージ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７または８に記載の制御システム。
【請求項１０】
各上記制御ノードの上記送信モジュール（１２）は、上記データパケットを、１つ以上の他の制御ノードに直接アドレス指定するように構成されていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１１】
各上記制御ノードの上記送信モジュール（１２）は、非実時間データを、１つ以上の他の制御ノードに直接、非周期的に送信すると共に、実時間データを、上記データ通信ネットワークを介して接続されている全ての制御ノードに、周期的に送信するように構成されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１２】
上記制御ノード内のサブスクライバ間のデータ伝送は、データマッピング工程の形で行われることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１３】
制御ノード内の１つのサブスクライバは、マスタサブスクライバとして構成され、
同一または他の制御ノード内における他のサブスクライバは、スレーブサブスクライバとして構成されており、
上記マスタサブスクライバは、マスタスレーブ接続において、上記スレーブサブスクライバを関数オブジェクトとして用いることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１４】
上記マスタサブスクライバはプロキシを有し、
上記スレーブサブスクライバはスタブを有しており、
上記プロキシは、関数オブジェクト用の入力変数をデータテレグラムに変換して、当該データテレグラムを上記スタブに送信し、
上記スタブは、上記関数オブジェクト用の出力変数をデータテレグラムに変換して、当該データテレグラムを上記プロキシに送信することを特徴とする、請求項１３に記載の制御システム。
【請求項１５】
上記マスタスレーブ接続は、ネットワークコンフィギュレータまたはマスタサブスクライバによって構成および解除されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の制御システム。
【国際調査報告】
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