JP2020046699A - 制御システムおよび制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、実施の形態に従う制御システムの概要を模式的に示す図である。
(a)制御周期TcCの長さ、
(b)制御周期TcA,TcBに対する制御周期TcCの位相差、
(c)制御周期TcCの基準タイミング(たとえばIOリフレッシュ処理の開始タイミングt0C)と同期タイミングt1Cとの時間差。
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明においては、「制御装置」の典型例として、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)を具体例として説明するが、PLCの名称に限定されることなく、本明細書に開示された技術思想は、任意の制御装置に対して適用可能である。
まず、本実施の形態に従う制御システムの全体構成について説明する。図2は、本実施の形態に従う制御システム1の全体構成の一例を示す模式図である。
次に、本実施の形態に従う制御システム1のネットワーク構成例について説明する。図3は、本実施の形態に従う制御システム1のネットワーク構成例を示す模式図である。
次に、本実施の形態に従う制御装置100(100A〜100C)およびフィールド機器200(200a〜200d)のハードウェア構成について説明する。
次に、本実施の形態に従う制御装置100のソフトウェア構成の一例について説明する。図5は、本実施の形態に従う制御装置のソフトウェア構成の一例を示す模式図である。
(a)自身の制御装置100の制御周期Tcの長さ、
(b)他の制御装置100の制御周期Tcに対する自身の制御周期Tcの位相差、
(c)自身の制御装置100の制御周期Tcの基準タイミング(たとえばIOリフレッシュ処理の開始タイミングt0)と同期タイミングt1との時間差(オフセット時間)。
次に、本実施の形態に従う制御装置100における制御処理のスケジューリングについて説明する。
次に、本実施の形態に従う制御装置100における調整処理180(図5参照)の第1の具体例について説明する。
次に、本実施の形態に従う制御装置100における調整処理180(図5参照)の第2の具体例について説明する。
次に、本実施の形態に従う制御装置100Cと制御装置100A,100Bとの接続処理の流れについて説明する。
図9に示す例では、時間差(オフセット時間)Tsと時間差(オフセット時間)Tmとの大小関係に応じて、第1の具体例の調整方法(ステップS22に対応)と、第2の具体例の調整方法(ステップS23,S24)とを切り替える。しかしながら、時間差Tsと時間差Tmとの大小関係にかかわらず、第2の具体例の調整方法(ステップS23,S24)が実行されてもよい。
図11は、本実施の形態に係る制御システムの第1の応用例を示す模式図である。図11には、搬送ベルト601によって搬送されるワークW1に対して加工を行なう生産ライン701と、搬送ベルト602によって搬送われるワークW2に対して加工を行なう生産ライン702とに制御システムを適用した例が示されている。
図12は、本実施の形態に係る制御システムの第2の応用例を示す模式図である。図12には、搬送ベルト603によって搬送されるワークWに対して加工を行なう生産ラインに制御システムを適用した例が示されている。
図13は、本実施の形態に係る制御システムの第3の応用例を示す模式図である。図13には、搬送ベルト604によって搬送されるワークWに対して加工を行なう生産ライン704に制御システムを適用した例が示されている。
以上のように、本実施の形態によれば、制御装置100Cおよびフィールド機器200dは、互いに同期したタイマ102C,201dをそれぞれ有する。制御装置100Cは、タイマ102Cの時刻に基づいて、制御周期TcCごとにフィールド機器200dとの間でデータを送受信するフィールドネットワークコントローラ140を含む。制御装置100Cは、制御周期TcC内において、フィールド機器200dがデータを受信した後の同期タイミングt1Cを設定するプロセッサ103を含む。フィールド機器200dは、タイマ201dの時刻に基づいて、同期タイミングt1Cに同期して制御対象500に対する処理を開始する。制御装置100Aも同様に、タイマ102A、フィールドネットワークコントローラ140およびプロセッサ103を含む。制御装置100Aに接続されるフィールド機器200aは、タイマ102Aと時刻同期されたタイマ201aの時刻に基づいて、同期タイミングt1Aに同期して制御対象500に対する処理を開始する。制御装置100Cのプロセッサ103は、ネットワーク11を介して制御装置100Cと制御装置100Aとが接続されると、調整処理180を行なう。調整処理180は、同期タイミングt1Cと同期タイミングt1Aとが一致するように、以下の(a)〜(c)の少なくとも1つを調整する処理である。
(a)制御周期TcCの長さ、
(b)制御周期TcAに対する制御周期TcCの位相差、
(c)制御周期TcCの基準タイミング(たとえば開始タイミングt0C)と同期タイミングt1Cとの時間差。
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
第1の制御装置(100C)と、
第1のネットワーク(10C)を介して前記第1の制御装置(100C)と接続される1または複数の第1の機器(200d)と、
第2の制御装置(100A,100B)と、
第2のネットワーク(10A,10B)を介して前記第2の制御装置(100A,100B)と接続される1または複数の第2の機器(200a〜200c)とを備え、
前記第1の制御装置(100C)および前記1または複数の第1の機器(200d)の各々は、互いに同期した第1のタイマ(102C,201d)を有し、
前記第1の制御装置(100C)は、
前記第1のタイマ(102C)の時刻に基づいて、第1の制御周期ごとに前記1または複数の第1の機器(200d)との間で第1のデータを送受信する第1の通信手段(140)と、
前記第1の制御周期内において、前記1または複数の第1の機器(200d)が前記第1のデータを受信した後の第1の同期タイミングを設定する第1のスケジューリング手段(103)とを含み、
前記1または複数の第1の機器(200d)は、前記第1のタイマ(201d)の時刻に基づいて、前記第1の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記第2の制御装置(100A,100B)および前記1または複数の第2の機器(200a〜200c)の各々は、互いに同期した第2のタイマ(102A,102B,201a〜201c)を有し、
前記第2の制御装置(100A,100B)は、
前記第2のタイマ(102A,102B)の時刻に基づいて、第2の制御周期ごとに前記1または複数の第2の機器との間で第2のデータを送受信する第2の通信手段(140)と、
前記第2の制御周期内において、前記1または複数の第2の機器(200a〜200c)が前記第2のデータを受信した後の第2の同期タイミングを設定する第2のスケジューリング手段(103)とを含み、
前記1または複数の第2の機器(200a〜200c)は、前記第2のタイマ(201a〜201c)の時刻に基づいて、前記第2の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記第1の制御装置(100C)は、前記第1のネットワーク(10C)および前記第2のネットワーク(10A,10B)よりも上位の第3のネットワーク(11)を介して前記第1の制御装置(100C)と前記第2の制御装置(100A,100B)とが接続されると、前記第1の同期タイミングと前記第2の同期タイミングとが一致するように、前記第1の制御周期の長さ、前記第2の制御周期に対する前記第1の制御周期の位相差、および前記第1の制御周期の基準タイミングと前記第1の同期タイミングとの時間差の少なくとも1つを調整する調整手段(103)をさらに含む、制御システム(1)。
前記基準タイミングは、前記第1の通信手段(140)が前記第1のデータの送信を開始する第1の開始タイミングであり、
前記調整手段(103)は、前記第2の通信手段(140)が前記第2のデータの送信を開始する第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの時間よりも前記時間差が短い場合に、前記第1の開始タイミングと前記第2の開始タイミングとが一致するように前記位相差を調整するとともに、前記時間差を前記第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの時間に調整する、構成1に記載の制御システム。
前記調整手段(103)は、前記第1の通信手段(140)が前記第1のデータの送信を開始する第1の開始タイミングから前記第1の同期タイミングまでの第1の時間と、前記第2の通信手段(140)が前記第2のデータの送信を開始する第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの第2の時間とが異なる場合に、前記第1の開始タイミングと前記第2の開始タイミングとが前記第1の時間と前記第2の時間との差分だけずれるように前記位相差を調整する、構成1に記載の制御システム。
前記調整手段(103)は、前記第1の時間が前記第2の時間よりも長い場合に、前記第1の開始タイミングが前記第2の開始タイミングよりも早くなるように前記位相差を調整する、構成3に記載の制御システム。
前記調整手段(103)は、前記第1の制御周期の長さと前記第2の制御周期の長さとが異なる場合に、前記第1の制御周期の長さを前記第2の制御周期の長さのN倍または1/N倍に補正し、
Nは1以上の整数である、構成1から4のいずれかに記載の制御システム。
第1のネットワーク(10C)を介して1または複数の第1の機器(200d)を接続される制御装置(100C)であって、
前記1または複数の第1の機器(200d)との間で互い同期されたタイマ(102C)と、
前記タイマ(102C)の時刻に基づいて、第1の制御周期ごとに前記1または複数の第1の機器(200d)との間で第1のデータを送受信する通信手段(140)と、
前記第1の制御周期内において、前記1または複数の第1の機器が制御対象に対する処理を開始する第1の同期タイミングを設定するスケジューリング手段(103)とを備え、
前記第1の同期タイミングは、前記1または複数の第1の機器が前記第1のデータを受信した後になるように設定され、
前記制御装置(100C)は、前記第1のネットワーク(10C)よりも上位の第2のネットワーク(11)を介して他の制御装置(100A,100B)と接続可能であり、
前記他の制御装置(100A,100B)は、前記第2のネットワーク(11)よりも下位の第3のネットワーク(10A,10B)を介して1または複数の第2の機器(200a〜200c)に接続され、第2の制御周期ごとに前記1または複数の第2の機器(200a〜200c)との間で第2のデータを送受信し、
前記1または複数の第2の機器(200a〜200c)は、前記第2のデータを受信した後の第2の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記制御装置(100C)は、前記第3のネットワーク(10A,10B)を介して前記他の制御装置(100A,100B)に接続されると、前記第1の同期タイミングと前記第2の同期タイミングとが一致するように、前記第1の制御周期の長さ、前記第2の制御周期に対する前記第1の制御周期の位相差、および前記第1の制御周期の基準タイミングと前記第1の同期タイミングとの時間差の少なくとも1つを調整する調整手段(103をさらに備える、制御装置(100C)。
Claims (6)
- 第1の制御装置と、
第1のネットワークを介して前記第1の制御装置と接続される1または複数の第1の機器と、
第2の制御装置と、
第2のネットワークを介して前記第2の制御装置と接続される1または複数の第2の機器とを備え、
前記第1の制御装置および前記1または複数の第1の機器の各々は、互いに同期した第1のタイマを有し、
前記第1の制御装置は、
前記第1のタイマの時刻に基づいて、第1の制御周期ごとに前記1または複数の第1の機器との間で第1のデータを送受信する第1の通信手段と、
前記第1の制御周期内において、前記1または複数の第1の機器が前記第1のデータを受信した後の第1の同期タイミングを設定する第1のスケジューリング手段とを含み、
前記1または複数の第1の機器は、前記第1のタイマの時刻に基づいて、前記第1の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記第2の制御装置および前記1または複数の第2の機器の各々は、互いに同期した第2のタイマを有し、
前記第2の制御装置は、
前記第2のタイマの時刻に基づいて、第2の制御周期ごとに前記1または複数の第2の機器との間で第2のデータを送受信する第2の通信手段と、
前記第2の制御周期内において、前記1または複数の第2の機器が前記第2のデータを受信した後の第2の同期タイミングを設定する第2のスケジューリング手段とを含み、
前記1または複数の第2の機器は、前記第2のタイマの時刻に基づいて、前記第2の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記第1の制御装置は、前記第1のネットワークおよび前記第2のネットワークよりも上位の第3のネットワークを介して前記第1の制御装置と前記第2の制御装置とが接続されると、前記第1の同期タイミングと前記第2の同期タイミングとが一致するように、前記第1の制御周期の長さ、前記第2の制御周期に対する前記第1の制御周期の位相差、および前記第1の制御周期の基準タイミングと前記第1の同期タイミングとの時間差の少なくとも1つを調整する調整手段をさらに含む、制御システム。 - 前記基準タイミングは、前記第1の通信手段が前記第1のデータの送信を開始する第1の開始タイミングであり、
前記調整手段は、前記第2の通信手段が前記第2のデータの送信を開始する第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの時間よりも前記時間差が短い場合に、前記第1の開始タイミングと前記第2の開始タイミングとが一致するように前記位相差を調整するとともに、前記時間差を前記第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの時間に調整する、請求項1に記載の制御システム。 - 前記調整手段は、前記第1の通信手段が前記第1のデータの送信を開始する第1の開始タイミングから前記第1の同期タイミングまでの第1の時間と、前記第2の通信手段が前記第2のデータの送信を開始する第2の開始タイミングから前記第2の同期タイミングまでの第2の時間とが異なる場合に、前記第1の開始タイミングと前記第2の開始タイミングとが前記第1の時間と前記第2の時間との差分だけずれるように前記位相差を調整する、請求項1に記載の制御システム。
- 前記調整手段は、前記第1の時間が前記第2の時間よりも長い場合に、前記第1の開始タイミングが前記第2の開始タイミングよりも早くなるように前記位相差を調整する、請求項3に記載の制御システム。
- 前記調整手段は、前記第1の制御周期の長さと前記第2の制御周期の長さとが異なる場合に、前記第1の制御周期の長さを前記第2の制御周期の長さのN倍または1/N倍に補正し、
Nは1以上の整数である、請求項1から4のいずれか1項に記載の制御システム。 - 第1のネットワークを介して1または複数の第1の機器を接続される制御装置であって、
前記1または複数の第1の機器との間で互い同期されたタイマと、
前記タイマの時刻に基づいて、第1の制御周期ごとに前記1または複数の第1の機器との間で第1のデータを送受信する通信手段と、
前記第1の制御周期内において、前記1または複数の第1の機器が制御対象に対する処理を開始する第1の同期タイミングを設定するスケジューリング手段とを備え、
前記第1の同期タイミングは、前記1または複数の第1の機器が前記第1のデータを受信した後になるように設定され、
前記制御装置は、前記第1のネットワークよりも上位の第2のネットワークを介して他の制御装置と接続可能であり、
前記他の制御装置は、前記第2のネットワークよりも下位の第3のネットワークを介して1または複数の第2の機器に接続され、第2の制御周期ごとに前記1または複数の第2の機器との間で第2のデータを送受信し、
前記1または複数の第2の機器は、前記第2のデータを受信した後の第2の同期タイミングに同期して制御対象に対する処理を開始し、
前記制御装置は、前記第3のネットワークを介して前記他の制御装置に接続されると、前記第1の同期タイミングと前記第2の同期タイミングとが一致するように、前記第1の制御周期の長さ、前記第2の制御周期に対する前記第1の制御周期の位相差、および前記第1の制御周期の基準タイミングと前記第1の同期タイミングとの時間差の少なくとも1つを調整する調整手段をさらに備える、制御装置。
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