JP6460137B2 - 制御装置、制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
の制御装置が接続されるシステムにおいて、システム構成を簡素にするため、イーサネット(登録商標)といった既存の規格を利用して通信を行う技術が普及している。このような規格として、例えば、EtherCAT(登録商標)が存在する(特許文献1)。
いて送信されるデータをSDO(Service Data Object)と称する。
プロセスデータ通信(以下、PDO通信)を行う場合、マスタから複数のスレーブ(例えばモータドライバ)に対して指示(例えば動作指令が目標値)が送信され、複数のスレーブからマスタに対しては、動作ステータスやセンシングされた値が送信される。
モジュールをスタンダード部とセーフティ部に分割することで、安全を担保する処理を独立して実行できるようになる。
具体的には、前記マスタ装置との間で、前記駆動対象物の制御に関する情報である第一の情報と、安全に関する情報である第二の情報と、を周期的に送受信する通信手段と、前記第一の情報を処理することで、前記駆動対象物を制御する第一の処理手段と、前記第二の情報を処理することで、前記駆動対象物の安全を担保する処理を行う第二の処理手段と、前記第一の情報および第二の情報の双方が所定の期間において処理されなかった場合に、異常が発生したことを判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。
第一の情報は、駆動対象物の制御に関する情報である。第一の情報は、例えば、制御対象がサーボモータである場合、位置情報、速度情報、トルク情報などが含まれる。また、第二の情報は、駆動対象物の安全に関する情報である。第二の情報は、例えば、FSoE(Fail Safe over EtherCAT)プロトコル上に定義されたSTO(Safe Torque Off)コマンドや、異常フラグなどが含まれる。本発明に係る制御装置は、第一の情報に基づいて駆動対象物の制御処理を行い、また、第二の情報に基づいて前記駆動対象物の安全を担保する処理(例えば、出力遮断など)を実行する。
を異なる周期で送受信させることができるようになる。これにより、例えば、駆動対象物の制御を行うための通信は高頻度で行い、安全を担保するための通信は低頻度で行うといった使い分けが可能になる。また、通信や処理のリソース配分を最適化することができる。
<システム構成>
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、第一の実施形態に係る制御システムを示す模式図である。第一の実施形態に係る制御システムは、マスタノードであるマスタPLCと、スレーブノードである複数のスレーブを有して構成される。
なお、図示していないが、CPUユニット22は、入出力を行う手段(タッチパネルやディスプレイ等)を有していてもよい。例えば、PLCの動作に関する情報をユーザに提供してもよい。
また、図1には、3つのスレーブ20を図示したが、ネットワークに接続されるスレーブの数に制限は無い。
次に、CPUユニット22のモジュール構成について説明する。図2は、従来技術におけるCPUユニット22のモジュール構成図である。
また、本実施形態の説明では、プロセスデータ通信を行うモジュールのみを図示し、メールボックス通信を行うモジュールについては図示および説明を省略する。
CPUユニット22は、マスタPLCに対してPDOを送受信するモジュールと、受信したPDOを処理するモジュールを有している。
本発明が適用可能な制御システムは、PDO通信によってマスタPLCとスレーブが情報交換を行う。PDO通信はサイクリック(周期的)に行われ、マスタPLCから送信されたPDOは全てのスレーブを巡回する。また、本例では、マスタPLCから送信されるPDOは、モータの制御を行うための情報(例えば、位置情報や速度情報、トルク情報など)が格納されたスタンダードPDOと、安全に関する情報(例えば、FSoEコマンドや緊急停止コマンドなど)が格納されたセーフティPDOを同一のパケットに含んでいる。
図3(A)は、PDOの送信を説明する図である。図示したように、PDOは周期的(例えば数マイクロ秒〜数ミリ秒おき)に送信される。
PDO受信モジュール221Aは、受信したPDOをスタンダードPDOとセーフティPDOに分割し、スタンダードPDOを、スタンダードPDOを処理するモジュール(222A)へ送信する。また、セーフティPDOを、セーフティPDOを処理するモジュール(222C)へ送信する。また、各モジュールは、受信したPDOに従って所定の処理を行い、サーボモータ30へ出力する制御信号を生成する。
次に、本実施形態におけるCPUユニット22のモジュール構成を、図4を参照しながら説明する。本実施形態におけるCPUユニット22は、従来例と同様に、ネットワークからPDOを受信するモジュールと、ネットワークにPDOを送信するモジュールを有しているが、スタンダードPDOを送受信するモジュールと、セーフティPDOを送受信するモジュールとが分割されているという特徴を有する。
具体的には、スタンダードPDO受信モジュール221EがスタンダードPDOの受信を行い、スタンダードPDO送信モジュール221FがスタンダードPDOの送信を行う。また、セーフティPDO受信モジュール221GがセーフティPDOの受信を行い、セーフティPDO送信モジュール221HがセーフティPDOの送信を行う。
受信PDOおよび送信PDOを処理する手段(222A〜222D)については、従来例と同様である。
(1)サーボモータ30の停止中においては、スタンダードPDOおよびセーフティPDOの双方の通信が共に停止した場合に、通信異常イベントを発生させる
(2)サーボモータ30の運転中においては、スタンダードPDOの通信が停止した場合に、通信異常イベントを発生させる
なお、通信が停止した場合とは、モジュール222A〜Dが通信や入出力を停止した場合を指すが、通信や入出力が可能な場合であっても、モジュール222A〜DがPDOを正常に処理しなくなったら、通信が停止したものとみなす。
通信異常イベントが発生した場合、CPUユニット22は、従来の構成と同様に、装置全体の動作を停止させ、これによりモータが停止する。
なお、サーボモータの運転中は、スタンダード部に対する通信が停止したら通信異常イベントを発生させる。これは、従来の構成と同様である。
第二の実施形態は、第一の実施形態に加え、スタンダードPDOとセーフティPDOそれぞれを異なる周期で送受信させる実施形態である。
図3(C)は、第二の実施形態における通信シーケンスを説明する図である。図示した例では、スタンダードPDOが2タイムスロットごとに送受信され、セーフティPDOが4タイムスロットごとに送受信される。このように、スタンダードPDOとセーフティPDOとで通信周期を異ならせることで、装置の処理負荷とネットワークの負荷を最適に設計することができる。PDO通信においては、通信可能な電文の容量が予め定まっているが、例えば、セーフティPDOの配置を最適化することで、スタンダード部に対する通信容量を増加させることができる。
なお、実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。
20・・・スレーブ
21・・・通信ユニット
22・・・CPUユニット
23・・・出力ユニット
24・・・入力ユニット
30・・・モータ
40・・・センサ
Claims (7)
- マスタ装置と接続され、前記マスタ装置との通信内容に基づいて駆動対象物の制御を行う制御装置であって、
前記マスタ装置との間で、前記駆動対象物の制御に関する情報である第一の情報と、安全に関する情報である第二の情報と、を周期的に送受信する通信手段と、
前記第一の情報を処理することで、前記駆動対象物を制御する第一の処理手段と、
前記第二の情報を処理することで、前記駆動対象物の安全を担保する処理を行う第二の処理手段と、
(1)前記第一の情報および第二の情報の双方が所定の期間において処理されなかった場合に、異常が発生したことを判定し、かつ、(2)前記第一の情報および第二の情報のうちの片方のみが前記所定の期間において処理されなかった場合に、異常が発生したと判定しない異常判定手段と、
を有することを特徴とする、制御装置。 - 前記異常判定手段は、
前記駆動対象物が駆動している間は、前記(2)にかかわらず、前記第一の情報が所定の期間において処理されなかった場合に、前記異常が発生したことを判定し、
前記駆動対象物が駆動していない間は、前記第一の情報および第二の情報の双方が所定の期間において処理されなかった場合に、前記異常が発生したことを判定する
ことを特徴とする、請求項1に記載の制御装置。 - 前記第一の情報および第二の情報がそれぞれ独立したパケットによって送受信される
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の制御装置。 - 前記第一の情報および第二の情報が異なる周期で送受信される
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の制御装置。 - 前記第一の情報の送受信周期が、前記第二の情報の送受信周期よりも短い
ことを特徴とする、請求項4に記載の制御装置。 - マスタ装置と接続され、前記マスタ装置との通信内容に基づいて駆動対象物の制御を行う制御装置が行う制御方法であって、
前記マスタ装置との間で、前記駆動対象物の制御に関する情報である第一の情報と、安全に関する情報である第二の情報と、を周期的に送受信する通信ステップと、
前記第一の情報を処理することで、前記駆動対象物を制御する第一の処理ステップと、
前記第二の情報を処理することで、前記駆動対象物の安全を担保する処理を行う第二の処理ステップと、
(1)前記第一の情報および第二の情報の双方が所定の期間において処理されなかった場合に、異常が発生したことを判定し、かつ、(2)前記第一の情報および第二の情報のうちの片方のみが前記所定の期間において処理されなかった場合に、異常が発生したと判定しない異常判定ステップと、
を含むことを特徴とする、制御方法。 - 請求項6に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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