JP2016181090A - 不揮発性メモリに格納されたデータ等のメインテナンス機能を備えた数値制御装置 - Google Patents

不揮発性メモリに格納されたデータ等のメインテナンス機能を備えた数値制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電源オフ時または故障時においても、不揮発性メモリのエラーチェックやバックアップなどのメインテナンス管理を行うことが可能な数値制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の不揮発性メモリを備えた数値制御装置は、前記不揮発性メモリに給電する第１の電源と、前記不揮発性メモリに無線または有線で給電する第２の電源と、該第２の電源から給電されると共に、前記不揮発性メモリに記憶されたデータを読み出し、書き込みするマイクロコンピュータとを備え、前記第１の電源が電源オフ時においても、第２の電源を用いて数値制御装置の外部から無線または有線で給電することにより、前記不揮発性メモリのエラーチェックやバックアップなどのメインテナンス管理を前記マイクロコンピュータに指令して行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に電源オフ時または故障時においても、不揮発性メモリのエラーチェックやバックアップなどのメインテナンス管理を行うことが可能な数値制御装置に関する。
不揮発性メモリの中にはバッテリバックアップされたＳＲＡＭのように宇宙線等の影響でソフトエラー（一過性の不良でなおかつ、半導体や電子部品などのハードウェアが壊れるのではない不良）が発生したり、ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨのように蓄積した電荷が徐々に抜けてやがてデータエラーを起こしたりすることがある。
どちらの場合においても、データエラーが蓄積してＥＣＣ等によりエラー訂正できなくなる前に正しいデータに書き直すことで装置を問題なく使用し続けることが出来るが、早期にデータエラーを検出するためには、定期的に不揮発性メモリのデータを読み出す必要がある。しかしながら、一般に装置の電源が切れている状態では不揮発性メモリのデータを読み出すことができないため、装置の電源を入れて装置を立ち上げる操作をする必要がある。また、故障により装置の操作が出来なくなったり、電源が入らなくなったりした場合には、そのままでは不揮発性メモリのデータを読み出すことができないという問題があった。
このような課題に関連する従来技術として、例えば特許文献１には、非接触型ＩＣメモリを使用し、無線給電により非接触型ＩＣメモリへの読み書きを行う技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、非常用電池を備え、電子機器に対する給電が絶たれた場合、該非常用電池からの給電に切り替えて該電子機器を使用することができるようにする技術が開示されている。
特開２０１４−１２０２６３号公報 特開２０１３−１９７８０５号公報
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、装置の電源は入れなくても非接触型メモリＩＣのデータのみ読み書きは可能であるが、非接触型メモリＩＣ以外のデバイスのデータの読み書きができないため、複数種類の不揮発性メモリを内蔵するシステムへの対応は出来ないという問題があった。
また、特許文献２に開示される技術では、ＣＰＵ等の故障により、装置の操作が出来なくなったり、装置の電源が入らなくなったりした場合には、不揮発性メモリに格納されたデータは退避することが出来ない。そのため、不揮発性メモリが実装されたボードが交換された場合、該ボードに実装された不揮発性メモリのデータは失われていた。
そこで本発明の目的は、電源オフ時または故障時においても、不揮発性メモリのエラーチェックやバックアップなどのメインテナンス管理を行うことが可能な数値制御装置を提供することである。
本願の請求項１に係る発明は、不揮発性メモリを備えた数値制御装置において、前記不揮発性メモリに給電する第１の電源と、前記不揮発性メモリに無線または有線で給電する第２の電源と、該第２の電源から給電されると共に、前記不揮発性メモリに記憶されたデータを読み出し、書き込みするマイクロコンピュータと、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。
本願の請求項２に係る発明は、前記マイクロコンピュータから前記不揮発性メモリのデータを定期的読み出すことでデータエラーが発生していないかチェックし、該チェックした時間間隔とデータエラーの発生状況とから次回の不揮発性メモリのデータをチェックする奨励時期を予測する、ことを特徴とした請求項１記載の数値制御装置である。
本願の請求項３に係る発明は、前記第１の電源、前記第２の電源、およびバックアップ用バッテリから給電することが可能であり、前記マイクロコンピュータから時間の読み出し、時間設定が可能なＲＴＣを更に備え、外部機器の時間データと照合し、前記ＲＴＣの時間データを修正する、ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置である。
本願の請求項４に係る発明は、前記バックアップ用バッテリの電圧値を測定するＡＤコンバータを更に備え、前記マイクロコンピュータからバッテリ電圧を測定し、予め定められた基準電圧と比較することでバッテリ電圧を確認する、ことを特徴とした請求項３に記載の数値制御装置である。
本発明により、装置の電源を入れ、装置を立ち上げる操作をしなくても、外部機器からの操作により、装置に内蔵された不揮発性メモリのデータエラーの発生状況や、バッテリ電圧やＲＴＣの状態を確認でき、データエラーが発生していた場合、エラーを訂正することができる。また、データエラーの発生状況から次回のデータエラーのチェック時期を予測し、データエラーの蓄積によるシステムダウンを防ぐことができる。
更に、故障により、装置の操作が出来なくなったり、電源が入らなくなったりした場合でも、外部機器から、装置内の不揮発性メモリを読み書きできるため、不揮発性メモリに格納されたデータの退避が可能であるため、装置復旧時間を大幅に短縮可能になる。
本発明の実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。
本発明では、外部機器との通信制御やバッテリの状態を監視すると共に不揮発性メモリのデータの読み書きを行うマイクロコンピュータを設け、このマイクロコンピュータ、不揮発性メモリおよびＲＴＣ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）に電力を供給する電源を他の回路の電源から分離し、外部からの給電によってマイクロコンピュータ、不揮発性メモリやＲＴＣを動作可能にする。
また、不揮発性メモリのデータにエラーがあった場合、エラー訂正を実施し、実施した内容を不揮発性メモリに記録し、記録された情報と次回に確認した時の状況とを比較することによりメモリの特性劣化を判断し、メインテナンス周期をアドバイスしたり、メモリの実装されたボードの交換時期を判断したりする。
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の数値制御装置１は、ＣＮＣメインボード１０、および外部機器インタフェース３０を備えている。
ＣＮＣメインボード１０は、数値制御装置の全体動作を制御するＣＮＣ ＣＰＵ１１、ＥＣＣによるデータエラー訂正機能付きのメモリコントローラ１２、数値制御装置１の内部時刻を計時するＲＴＣ（リアルタイムクロック回路）１３、ＥＣＣ機能を備えたＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４、ＥＣＣ機能を備え、バッテリバックアップされたＳＲＡＭ１５、ＲＴＣ１３、ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４、ＳＲＡＭ１５に対して電力を供給するバッテリ１６、およびＲＴＣ１３，ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４、ＳＲＡＭ１５へのアクセスを仲介する不揮発性メモリインタフェース１７を備えている。
また、外部機器インタフェース３０は、近距離通信、またはＵＳＢインタフェースを備えたマイクロコンピュータ３１、前記近距離通信インタフェースに接続され、外部機器２からのワイヤレス給電およびワイヤレス通信を行うためのワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２、前記ＵＳＢインタフェースに接続され、外部機器２からのＵＳＢ給電およびＵＳＢ通信を行うためのＵＳＢコネクタ３３、ＡＤコンバータ３４を備えている。外部機器インタフェース３０は、例えば拡張ボードや周辺装置として構成され、ＣＮＣメインボード１０とは図示しないコネクタなどを介して着脱可能に接続されており、故障時などには必要に応じて別の外部機器インタフェース３０と交換できるようになっている。
数値制御装置１の内部は、３つの電源エリアに分離されている。
電源エリア（１）は、装置電源２１から電力供給を受けている電源エリアである。電源エリア（１）には、ＣＮＣ ＣＰＵ１１、メモリコントローラ１２、バッテリ１６などが配置されており、装置電源２１がオンになると該装置電源２１から電力供給を受けて動作し、装置電源２１がオフされると電力供給が停止され動作を停止する。また、装置電源２１がオンになっている間、バッテリ１６は該装置電源２１から供給される電力により充電される。
バッテリ電源エリア（２）は、装置電源２１がオンになっている場合には、電力供給回路１８を介して装置電源２１からの電力供給を受けて動作し、また、装置電源２１がオフされている場合には、バッテリ１６、または電力供給回路１９を介した外部給電エリア（３）からの電力供給を受けて動作する電源エリアである。バッテリ電源エリア（２）に配置されたＲＴＣ１３、およびＳＲＡＭ１５は、バッテリ１６からの電力供給を受けることにより装置電源２１がオフである時であっても、現在時刻や記憶しているデータを保持することができる。
外部給電エリア（３）は、装置電源２１がオンになっている場合には、電力供給回路２０を介して装置電源２１からの電力供給を受けて動作し、また、装置電源２１がオフされている場合には、ワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２、またはＵＳＢコネクタ３３を介して外部から供給される電力を受けて動作する電源エリアである。
このように、装置電源２１がオンになっている場合には、全ての電源エリアが装置電源２１から給電されて動作し、装置電源２１がオフのときは、バッテリ電源エリア（２）はバッテリ１６から給電され、電源エリア（１）、外部給電エリア（３）は給電されない。また、ワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２を介した外部機器２からのリモート給電、またはＵＳＢコネクタ３３を介した外部機器２からのＵＳＢ給電を受けている時には、外部給電エリア（３）、およびバッテリ電源エリア（２）が給電されて動作する。
このような構成を備えた数値制御装置１の動作について、以下でいくつかの動作状況に分けて説明する。
＜外部機器からのマイクロコンピュータ、不揮発性メモリ、ＲＴＣヘのアクセス＞
ワイヤレス給電機能およびワイヤレス通信機能を備えた外部機器２をワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２に近づけると（または、ＵＳＢケーブルを用いて外部機器２をＵＳＢコネクタ３３に接続すると）、外部機器２からワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２経由での給電（または、ＵＳＢコネクタ３３経由での給電）が行われ、外部給電エリア（３）、およびバッテリ電源エリア（２）に電源が入り、外部給電エリア（３）、およびバッテリ電源エリア（２）内の各デバイスが動作可能となる。
このような状況において、ユーザが外部機器２と接続されている操作用ＰＣ３を操作し、外部機器２、更にワイヤレス給電兼通信用アンテナ３２を経由してマイクロコンピュータ３１に指示を与えると、マイクロコンピュータ３１は不揮発性メモリ（ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４、ＳＲＡＭ１５）のデータを読み書きし、これら不揮発性メモリのデータを読み出すことによりデータエラーの発生状況を確認することができる。
同様に、ユーザが操作用ＰＣ３を操作してマイクロコンピュータ３１に指示を与えることにより、バッテリ１６の電圧をＡＤコンバータ３４によりＡＤ変換して電圧値を測定することができ、該測定の結果得られた測定値と、予め決められた基準値とを比較することで、バッテリ１６がＳＲＡＭ１５やＲＴＣ１３をバックアップするのに十分な電圧を出力しているか確認することができる。
また、マイクロコンピュータに指示を与えることで、ＲＴＣ１３の時間データを読み出し、ＰＣの持っている時間と比較することで、ＲＴＣ１３の時間データが正常か確認することができる。
更に、装置電源２１やＣＮＣ ＣＰＵ１１を用いることなく不揮発性メモリ（ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４、ＳＲＡＭ１５）にアクセスできるので、ＣＮＣ ＣＰＵ１１および装置電源２１に係る電源回路の故障などの理由で数値制御装置１を操作できなくなった時であっても、不揮発性メモリのデータ退避が可能となり、故障したボードを交換した後、データをリストアすることで数値制御装置１の復旧時間を大幅に短縮することができる。
＜不揮発性メモリのデータのチェックおよび訂正＞
ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４やバックアップＳＲＡＭ１５等の不揮発性メモリについて、予め数値制御装置１の設計・評価時に、時間経過とともにデータエラーが増加する傾向を測定し、近似の関数データとして装置のプログラムに組み込んでおく。
数値制御装置１の通常動作時には、ＣＮＣ ＣＰＵ１１からＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４やバックアップＳＲＡＭ１５等の不揮発性メモリを必要に応じて読み出し、読み出し時にメモリコントローラ１２がデータエラーの検出・訂正を行う。また、定期的にＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４やバックアップＳＲＡＭ１５等の不揮発性メモリの全領域を読み出し、データエラーの検出・訂正を実施し、データエラーが発生していた場合には、データエラーの発生個所、エラービット数、チェックした日時を不揮発性メモリ内に設けられたエラー情報記憶領域に記録しておく。
次にデータをチェックし、データエラーが発生していた場合には、エラー情報記憶領域に記録されている情報を読出し、前回確認したときのデータエラーの発生状況と確認周期とから、データエラーが訂正不可能なエラー数（ＥＣＣの構成による異なる）に達する時期を予測し、定期的な確認周期を修正する。例えば予め決められた確認周期の初期値を１年とし、１年に１回不揮発性メモリの全領域のデータを確認する場合、ある１年の間に該不揮発性メモリ上の３箇所で１ｂｉｔエラーが発生したときには、１年で３ｂｉｔエラーに発展する可能性があると判断し、確認周期を１／３に変更、データエラーが発生していない場合は予め決められた周期で確認を続ける、といったような確認周期の調整が可能となる。
外部機器２からの給電により、ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４やバックアップＳＲＡＭ１５等の不揮発性メモリのデータのチェックおよび訂正を行う際には、操作用ＰＣ３からマイクロコンピュータ３１に指示を与え、マイクロコンピュータ３１経由でＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ１４やバックアップＳＲＡＭ１５等の不揮発性メモリの全領域の読み出しを行い、データエラーの有無を確認する。不揮発性メモリにデータエラーが発生していた場合には、メモリインタフェース１７またはマイクロコンピュータ３１または操作用ＰＣ３がエラー訂正を行なう。
更に、エラーの発生個所、エラービット数等を不揮発性メモリ内に設けられたエラー情報記憶領域に記録する。操作用ＰＣは、前回確認したときの状況と経過時間から、データエラーが訂正不可能なエラー数に達する時期を予測し、次回の確認時期をオペレータに通知する。また、次回の確認までの期間が予め定めた基準値よりも短い場合、メモリの寿命と判断してボード交換をオペレータに促すようにしてもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
１ 数値制御装置
２ 外部機器
３ 操作用ＰＣ
１０ ＣＮＣメインボード
１１ ＣＮＣ ＣＰＵ
１２ メモリコントローラ
１３ ＲＴＣ
１４ ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ
１５ バッテリバックアップＳＲＡＭ
１６ バッテリ
１７ メモリインタフェース
１８ 電力供給回路
１９ 電力供給回路
２０ 電力供給回路
２１ 装置電源
３０ 外部機器インタフェース
３１ マイクロコンピュータ
３２ ワイヤレス給電兼通信用アンテナ
３３ ＵＳＢコネクタ
３４ ＡＤコンバータ

Claims (4)

  1. 不揮発性メモリを備えた数値制御装置において、
    前記不揮発性メモリに給電する第１の電源と、
    前記不揮発性メモリに無線または有線で給電する第２の電源と、
    該第２の電源から給電されると共に、前記不揮発性メモリに記憶されたデータを読み出し、書き込みするマイクロコンピュータと、
    を備えたことを特徴とする数値制御装置。
  2. 前記マイクロコンピュータから前記不揮発性メモリのデータを定期的読み出すことでデータエラーが発生していないかチェックし、該チェックした時間間隔とデータエラーの発生状況とから次回の不揮発性メモリのデータをチェックする奨励時期を予測する、
    ことを特徴とした請求項１記載の数値制御装置。
  3. 前記第１の電源、前記第２の電源、およびバックアップ用バッテリから給電することが可能であり、前記マイクロコンピュータから時間の読み出し、時間設定が可能なＲＴＣを更に備え、
    外部機器の時間データと照合し、前記ＲＴＣの時間データを修正する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
  4. 前記バックアップ用バッテリの電圧値を測定するＡＤコンバータを更に備え、
    前記マイクロコンピュータからバッテリ電圧を測定し、予め定められた基準電圧と比較することでバッテリ電圧を確認する、
    ことを特徴とした請求項３に記載の数値制御装置。
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