CN112213991A - 控制装置、诊断方法以及诊断程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供控制装置、诊断方法以及诊断程序。希望能够容易地确定工业机器中的通信异常的原因。经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置具备：与多个通信协议的每一个对应的多个通信部；以及诊断部，其按照预定的顺序启动多个通信部，并且使用与已启动的各通信部对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。

Description

控制装置、诊断方法以及诊断程序
技术领域
本发明涉及诊断通信状况的控制装置、方法以及程序。
背景技术
目前，已知一种加工***，通过机床和辅助该机床的辅助装置来构筑加工单元，它们协调进行加工(例如参照专利文献1)。
在这种加工***中，例如加工中心的控制装置和机器人的控制装置可通信地连接，通过在控制装置之间直接对各种信息进行通信，实现加工中心和机器人之间的协调动作。
但是，由于装置之间的通信协议有复杂化且通信设定参数以及设备信息增加的趋势，因此当通信建立失败时或发生通信错误时，会难以确定原因。
因此，希望能够容易地确定通信异常的原因。
专利文献
专利文献1：日本特开2010-64158号公报
发明内容
本公开一个方式的控制装置是经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置，具备：与多个通信协议中的每一个对应的多个通信部；以及诊断部，其按照预定顺序启动上述多个通信部，并使用与已启动的各通信部对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。
在本公开一个方式的诊断方法为，经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置按照预定的顺序启动与多个通信协议的每一个对应的多个通信部，使用与已启动的各通信部对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。
作为本公开一个方式的诊断程序使计算机作为上述控制装置发挥作用。
根据本发明，能够容易地确定工业机器的控制装置中的通信异常的原因。
附图说明
图1表示一个实施方式的控制装置的功能结构。
图2例示一个实施方式的控制装置与作为外部设备的加工机的控制装置通信时所使用的多个通信协议。
图3A是例示一个实施方式的每个通信协议的通信状况的诊断内容的第一图。
图3B是例示一个实施方式的每个通信协议的通信状况的诊断内容的第二图。
图4A是表示一个实施方式的通信状况的诊断处理流程的第一流程图。
图4B是表示一个实施方式的通信状况的诊断处理流程的第二流程图。
附图标记的说明
1：控制装置、10：控制部、11：通信部、12：诊断部、13：诊断记录部、14：错误记录部、15：通信记录部、20：存储部。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式的一例。
本实施方式中的控制装置1是用于控制机床或机器人等工业用机器的信息处理装置，经由网络与外部设备通信连接来构成制造***。外部设备是工业用机器或信息设备等，例如包括生产管理***、生产线控制器(line controller)、机器人控制器、加工机的控制装置、远程I/O设备等。
另外，控制装置1可以组装到工业用机器中，也可以作为另一箱体与工业用机器可通信地连接。
图1表示本实施方式的控制装置1的功能结构。
控制装置1具备由CPU等处理器构成的控制部10、存储各种软件以及数据的存储部20，并且还具备各种输入输出设备和通信接口。
控制部10具备多个通信部11、诊断通信部11的通信状况的诊断部12、诊断记录部13、错误记录部14以及通信记录部15。
对应于由与外部设备的通信路径支持的多个通信协议的每一个而设置多个通信部11。控制部10通过这些通信部11中的任意一个，使用所对应的通信协议，经由网络与外部设备通信。
在本实施方式中，例如设想以下的通信协议。
在以太网中，例如使用TCP/IP、UDP/IP、PING、ARP等。
在串行通信中，例如使用RS-232C、RS-485等。
在现场总线中，使用DeviceNet、Profibus、CC-Link等。
在工业用以太网中，使用EntherNet/IP、ProfiNet、CC-Link IE等。
在对象通信(object communication)中，使用CIP、OPC/UA等。
在加工机专用通信中，使用加工机厂家独有标准的通信协议。
诊断部12按照预定的顺序启动多个通信部11，使用与已启动的各通信部11对应的通信协议尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。此时，诊断部12依次执行与通信协议分别对应的诊断处理。
另外，诊断部12能够变更通信协议中的各种通信参数，诊断部12在使用多个通信协议中任意一个协议的通信失败时，变更通信参数并再次尝试通信。
例如，诊断部12通过变更通信特性文件(profile)而再次尝试通信。另外，当诊断部12在预定的通信周期收发控制信号时，在通信部11得不到接收信号而由于超时导致通信失败的情况下，以预定的阈值为上限延长到该超时为止的时间，并再次尝试通信。
图2例示本实施方式的控制装置1与作为外部设备的加工机的控制装置通信时所使用的多个通信协议。
控制装置1例如支持地址确认、消息通信、连接、I/O通信、加工机专用通信这5种通信协议。
外部设备也支持这些通信协议，并且根据来自控制装置1的请求而进行通信连接。
在地址确认的协议1中，将节点地址、IP地址、主机名等设定为通信参数。协议1请求存在确认的响应，且虽然通信定时没有限制，但是响应信号的接收在1～几十秒左右超时。
在消息通信的协议2中，除了协议1的情况以外，还将端口编号、命令等设定为通信参数。协议2请求数据级别(level)的响应，虽然通信定时没有限制，但是响应信号的接收在1～几十秒左右超时。
在连接的协议3中，除了协议2的情况以外，还设定对预定的通信接入点的连接参数。协议3请求预先定义的处理步骤，通信定时等受到预定的限制。
在I/O通信的协议4中，除了协议3的情况以外，还设定与预定的输入输出逻辑模块的连接参数以及通信周期等参数。协议4请求实时的控制信号的通信处理，通信定时等受到预定的限制。具体地说，需要以与控制周期一致的通信周期进行数据的收发，例如，由于噪声导致在几毫秒～100毫秒左右的短时间内发生超时。
在加工机专用通信的协议5中，除了协议4的情况以外，还为了确认与加工机的连接等，将设备信息、设备版本等设定为通信参数。协议5通过通信来实现加工机的应用程序所需要的功能。为了保证正常动作，需要确认相互的设备结构以及确认所支持的版本。
在该例子中，协议1和2的通信部11可以在诊断时被启动，在控制装置1的通常动作中停止。此外，由于可以用协议4代替通常动作中由协议3实现的心跳(heartbeat)功能，所以协议3的通信部11也可以同样地停止。
另一方面，由于协议4和5在与外部设备的协调工作中是必要的，所以对应的通信部11始终工作。
在这些协议1～5中，通信参数以及通信上的限制等按照该顺序增加，且复杂度增加。因此，虽然协议1或2可以称为稳健的通信协议，但是在协议3之后，容易发生参数的设定错误或通信错误。
诊断部12在控制装置1启动时，依次启动与协议1至5对应的通信部11，当各协议中的通信成功时，分阶段地推进到下一个协议。此时，如果在任意一个通信协议中发生错误，则诊断部12执行与阶段相应的通信状况的诊断例程，由此收集用于确定原因的各种信息并输出。
图3A以及图3B例示本实施方式的每个通信协议的通信状况的诊断内容。
针对多个协议1～5中的每一个准备了个别的诊断例程，外部设备的软件包含与这些诊断例程对应的处理序列。
诊断部12除了发生了错误的通信协议以外，也可以使用已诊断的与先前阶段的通信协议对应的诊断例程来诊断通信状况。
在地址确认的协议1的诊断例程中，通过使用了PING或ARP等的网络地址的搜索，诊断有无节点。
此时，诊断部12生成网络地址的一览。
在消息通信的协议2的诊断例程中，对数值、字符串或文件等的发送请求，诊断可否在一定时间内接收响应数据。
此时，诊断部12读出在外部设备中动作的软件的版本以及在后续阶段的协议3～5中用于参照的设定文件等。另外，诊断部12在网络地址的一览中追加读出的外部设备的名称等。
在连接的协议3的诊断例程中，根据一定时间内来自外部设备的针对与通信接入点的通信开始的请求的响应，诊断通信特性文件是否匹配且连接目的地是否正确。
此时，诊断部12取得由通信协议定义的错误代码，输出错误内容。另外，诊断部12也可以提示与错误代码预先对应的连接失败理由以及应对方法等。
进而，诊断部12为了确认通信特性文件的输入错误，变更通信特性文件并再尝试连接。其结果，在连接成功的情况下，诊断部12也可以提示设定错误的位置。另外，诊断部12在网络地址的一览中追加有无建立连接。
在I/O通信的协议4的诊断例程中，根据在一定时间内来自外部设备的针对与属于通信接入点的收发数据逻辑模块之间的通信开始的请求的响应，诊断通信特性文件是否匹配且连接目的地是否正确。此外，评估控制信号的通信周期、通信延迟及其变化。
此时，诊断部12与协议3的情况同样，取得由通信协议定义的错误代码并输出错误内容。另外，诊断部12也可以提示与错误代码预先对应的连接失败理由以及应对方法等。
进而，诊断部12为了确认通信特性文件的输入错误，变更通信特性文件并再次尝试通信。结果，在通信成功的情况下，诊断部12也可以提示设定错误的位置。
另外，诊断部12评价与作为通信参数的通信周期相关的稳定性、例如错误发生率等，通过与过去的日志信息进行比较来判定通信质量的异常，即存在噪声的可能性。进而，诊断部12可以通过重复通信周期及超时时间的调整来决定错误发生率降低的通信周期以及延迟余量(margin)的推荐值。
另外，由于通信周期以及超时时间会影响加工时间以及生产量等，所以最好设定的较小。另外，通信周期和超时时间由于存在用于后续阶段的加工机专用通信的协议5的上限，所以在到该上限为止的范围内分阶段地设定大的值。
另外，诊断部12将评价后的通信状态的指标追加到网络地址的一览中，按颜色或通过图标等进行显示。
在加工机专用通信的协议5的诊断例程中，确认作为外部设备的加工机的机型的设定与实际是否一致。另外，接口或数据结构等根据应用程序的版本而不同，因此确认控制装置1和加工机中应用程序的版本是否一致。
此时，诊断部12从加工机取得错误代码并输出错误内容。
此外，这些诊断例程除了在刚刚启动了控制装置1之后，在控制装置1的通常运转时也定期地、以及在发生错误时依次地被执行。
诊断记录部13将诊断部12的诊断结果与时刻信息一起记录到存储部20中。
错误记录部14将诊断部12与外部设备的通信失败时使用的通信协议的信息与时刻信息一起记录到存储部20中。
通信记录部15在诊断部12与外部设备的通信成功时，将在多个通信协议中设定的参数与时刻信息一起记录到存储部20中。
图4A和4B是表示由本实施方式中的控制装置1的诊断部12执行的通信状况的诊断处理流程的流程图。
在步骤S1中，诊断部12启动与协议1对应的通信部11，与外部设备之间尝试进行地址确认的通信。
在步骤S2中，诊断部12判定基于协议1的通信是否成功。在该判断为“是”的情况下，处理转移到步骤S4，在判定为“否”的情况下，处理转移到步骤S3。
在步骤S3中，诊断部12执行协议1的诊断例程，结束处理。
在步骤S4中，诊断部12启动与协议2对应的通信部11，与外部设备之间尝试进行消息通信。
在步骤S5中，诊断部12判定基于协议2的通信是否成功。在该判断为“是”的情况下，处理转移到步骤S7，在判定为“否”的情况下，处理转移到步骤S6。
在步骤S6中，诊断部12执行协议2的诊断例程，结束处理。
在步骤S7中，诊断部12启动与协议3对应的通信部11，与外部设备之间尝试连接的通信。
在步骤S8中，诊断部12判定基于协议3的通信是否成功。在该判断为“是”的情况下，处理转移到步骤S10，在判定为“否”的情况下，处理转移到步骤S9。
在步骤S9中，诊断部12执行协议3的诊断例程，结束处理。
在步骤S10中，诊断部12启动与协议4对应的通信部11，与外部设备之间尝试I/O通信。
在步骤S11中，诊断部12判定基于协议4的通信是否成功。在该判断为“是”的情况下，处理转移到步骤S13，在判定为“否”的情况下，处理转移到步骤S12。
在步骤S12中，诊断部12执行协议4的诊断例程，结束处理。
在步骤S13中，诊断部12启动与协议5对应的通信部11，与外部设备之间尝试加工机专用通信。
在步骤S14中，诊断部12判定基于协议5的通信是否成功。在该判断为“是”的情况下，处理转移到步骤S16，在判定为“否”的情况下，处理转移到步骤S15。
在步骤S15中，诊断部12执行协议5的诊断例程，结束处理。
在步骤S16中，诊断部12在预定的定时定期执行通信状态监视例程。
在步骤S17中，诊断部12判定通信状态是否正常。在该判断为“是”的情况下，处理返回到步骤S16，继续通信状态监视例程。另一方面，在判定为“否”的情况下，处理返回到步骤S1，尝试从协议1重新开始通信。
另外，在步骤S17中判断为通信状态不正常的情况下，处理的迁移目的地也可以不固定在步骤S1。例如，诊断部12也可以根据所发生的错误判断是否从返回位置、即从哪个通信协议开始。
另外，该诊断处理在任意一个通信协议中通信失败时，在执行诊断例程后立即结束，但不限于此。例如，也可以在变更参数并且通过预定次数的尝试通信也失败的情况下，结束处理。
至此，作为控制装置1通信的外部设备例示了加工机的控制装置，但如上所述，本实施方式能够适用于与各种设备通信连接的***，设置与连接目的地的外部设备对应的诊断程序。
例如，根据外部设备，上述的协议1-5如下那样被变更。
在外部设备是生产管理***的情况下，不需要连接的协议3和I/O通信的协议4，设置生产管理***专用通信的协议5。
当外部设备是生产线控制器时，设置生产线控制器专用通信的协议5。另外，在通信对象仅是控制信号的I/O的情况下，不需要协议5。
当外部设备是机器人控制器时，设置机器人控制器专用通信的协议5。
在外部设备是远程I/O设备的情况下，设置远程I/O设备专用通信的协议5。另外，在通信对象仅是控制信号的I/O的情况下，不需要协议5。
根据本实施方式，例如可以得到以下作用效果。
(1)经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置1具备：与多个通信单元11的每一个对应的多个通信部11；以及诊断部12，其按照预定的顺序启动多个通信部11，并且使用与已启动的各通信部11对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。
由此，当多个通信协议能够共存时，控制装置1从技术上简单且具有较长的超时时间等的简单而稳健的通信协议开始分阶段地转移到复杂且对通信错误灵敏的通信协议，并在各个阶段诊断通信的状况。因此，控制装置1能够容易分阶段地确定通信异常的原因。其结果可以减轻人工的调查以及恢复作业的负担和时间。
此外，由于可以使用正常动作的通信协议来收集信息，因此，例如当数据通信成功但在下一阶段失败时，控制装置1通过数据通信取得外部设备的参数，从而能够有效地调查原因。
(2)在(1)中记载的控制装置1中，诊断部12也可以在使用了多个通信协议中的任意一个的通信失败时，变更通信参数并再次尝试通信。
由此，控制装置1可以通过变更通信参数并尝试通信来推定适当的通信参数。此外，控制装置1能够纠正通信参数的错误，自动地从通信异常恢复。
(3)在(2)所述的控制装置1中，诊断部12在未得到接收信号而因超时导致通信失败的情况下，也可以以预定阈值为上限延长到该超时为止的时间，再次尝试通信。
由此，控制装置1通过逐渐延长到超时为止的时间，能够正常地进行通信，并且能够设定通信效率良好的适当时间。此外，控制装置1通过对能够设定的时间设置上限，能够诊断可否在现实的加工时间等条件下进行通信。
(4)从(1)至(3)中任意一项所述的控制装置1也可以具备将诊断部12的诊断结果与时刻信息一起记录的诊断记录部13。
由此，控制装置1通过将通信异常的诊断结果作为日记进行记录，能够向用户提供用于调查的信息，能够减少原因确定以及恢复的负担和时间。
(5)从(1)到(4)中任意一项所述的控制装置1具备：错误记录部14，其将与外部设备的通信失败时使用的通信协议的信息与时刻信息一起记录。
由此，控制装置1通过将通信失败时的通信协议的信息作为日志记录，能够提供每个通信协议的错误发生率等，能够对将来的错误发生时的诊断有帮助。
(6)从(1)到(5)中任意一项所述的控制装置1具备：通信记录部15，其在与外部设备的通信成功时，将多个通信协议中设定的参数与时刻信息一起记录。
由此，控制装置1通过将通信成功时的通信参数作为日志记录，能够提供可正常通信的参数和其变更履历，能够对将来的错误发生时的诊断有帮助。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。另外，本实施方式中记载的效果只不过是列举了本发明产生的最佳效果，本发明的效果不限于本实施方式中记载的内容。
控制装置1的诊断方法通过软件实现。如果由软件实现，则构成该软件的程序被安装在计算机上。另外，这些程序可以被记录在可移动介质中并分发给用户，也可以经由网络下载到用户的计算机上来分发。

Claims (8)

1.一种控制装置，是经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置，其特征在于，
该控制装置具备：
与多个通信协议的每一个对应的多个通信部；以及
诊断部，其按照预定的顺序启动上述多个通信部，并且使用与已启动的各通信部对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述诊断部在使用了上述多个通信协议中的任意一个的通信失败时，变更通信参数并再次尝试通信。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
上述诊断部在未得到接收信号而因超时导致通信失败的情况下，将到该超时为止的时间延长到预定阈值的上限，再次尝试通信。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置具备：诊断记录部，其将上述诊断部的诊断结果与时刻信息一起记录。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置具备：错误记录部，其将与上述外部设备的通信失败时使用的通信协议的信息与时刻信息一起记录。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置具备：通信记录部，其在与上述外部设备的通信成功时，将上述多个通信协议中设定的参数与时刻信息一起记录。
7.一种诊断方法，其特征在于，
经由网络与外部设备通信的工业用机器的控制装置按照预定的顺序启动与多个通信协议的每一个对应的多个通信部，使用与已启动的各通信部对应的通信协议来尝试通信，从而分阶段地诊断通信的状况。
8.一种计算机可读介质，其特征在于，
该计算机可读介质记录了用于使计算机作为权利要求1～6中任意一项所述的控制装置发挥作用的诊断程序。
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