JP2024067281A - Control device and control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、および、制御システムに関する。 The present invention relates to a control device and a control system.
各種の社会インフラシステムには、制御システムが設置されている。演算処理を実行する複数の制御装置による制御システムの自動化と効率化とによって、社会インフラシステムが自動化され、効率化されている。 Control systems are installed in various social infrastructure systems. Social infrastructure systems are automated and made more efficient by automating and streamlining the control systems using multiple control devices that perform calculations.
このような制御システムを構成する制御装置は、フィールドに設置されるセンサなどの検出機器から各種の状態量などの取得情報を取得し、制御装置の中央演算処理装置が演算処理を実行する。そして、制御装置は、フィールドに設置されるモータやアクチュエータなどの操作機器に制御指令を出力し、制御対象である操作機器をリアルタイムに制御する。 The control device that constitutes this type of control system acquires information such as various state quantities from detection devices such as sensors installed in the field, and the central processing unit of the control device executes calculation processing. The control device then outputs control commands to operating devices such as motors and actuators installed in the field, and controls the operating devices to be controlled in real time.
また、例えば、大規模な社会インフラシステムにおける制御システムは、複数の制御装置が共通ネットワークを介して接続され、分散制御システムを構成する。分散制御システムは、広大なフィールドに設置される複数の検出機器から取得される取得情報に基づいて、演算処理を実行する。このような分散制御システムは、一例として、演算処理を実行する制御装置と制御指令を出力する制御装置との役割を分担し、高い効率の制御を実行すると考えられる。 For example, in a control system for a large-scale social infrastructure system, multiple control devices are connected via a common network to form a distributed control system. The distributed control system performs calculation processing based on information acquired from multiple detection devices installed in a vast field. As an example, such a distributed control system is thought to perform highly efficient control by dividing the roles of a control device that executes calculation processing and a control device that outputs control commands.
分散制御システムにおける制御装置間でデータを同期する方法として、共有メモリ方式がある。共有メモリ方式では、分散制御システムを構成するそれぞれの制御装置が、それぞれの制御装置に実装されるメモリに共有メモリを有し、自制御装置は、共有メモリに格納されるデータを他制御装置に送信する。これにより、制御装置間でデータが共有され、制御装置間の通信負荷が軽減される。その際、互いの制御装置が時刻同期し、タイミングを合わせて共有メモリに格納されるデータを送信し、制御対象に対する制御指令を出力することで、複数の工程の同時処理や、時系列に所望の時刻に処理するなど、高精度なリアルタイム制御も考えられる。そのため、時刻同期のための情報をやり取りし、各制御装置が時刻を同期する。 The shared memory method is one method for synchronizing data between control devices in a distributed control system. In the shared memory method, each control device that makes up the distributed control system has a shared memory in the memory implemented in each control device, and each control device transmits data stored in the shared memory to the other control devices. This allows data to be shared between the control devices, reducing the communication load between the control devices. In this case, the control devices synchronize their time with each other, transmit the data stored in the shared memory at the same time, and output control commands for the controlled object, which allows for high-precision real-time control, such as simultaneous processing of multiple processes or processing at a desired time in a chronological order. For this reason, information for time synchronization is exchanged and each control device synchronizes its time.
この技術分野の背景技術として、例えば、特開2019-41264号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、無線マルチホップネットワークにおいて、基地局とのホップ数を隣接するノードと比較し、自局に割り当てられたタイムスロットの送信タイミングを調整する通信システムが記載されている。
As background technology in this technical field, for example, there is JP 2019-41264 A (Patent Document 1).
特許文献1に記載された通信システムでは、自ノードと隣接ノードの基地局からのホップ数を比較し、隣接ノードに割り当てられたスロットの空きを利用して送信タイミングを調整し、前後のノードに割り当てられたタイムスロットとの衝突を回避する。しかし、特許文献1には、伝送帯域を有効利用する技術は記載されていないと考えられる。従って、伝送帯域を有効利用することに課題があると考えられる。
In the communication system described in
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、制御装置は、時刻が同期された制御装置を用いて被制御装置に対する制御を実行する制御システムに含まれる。通信部は、制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する。情報収集部は、通信部を介して、制御システムのネットワーク接続情報を収集する。情報記憶部は、ネットワーク接続情報を格納する。算出条件格納部は、制御装置がフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻の算出に用いる算出条件を格納する。送信時刻算出部は、収集したネットワーク接続情報と算出条件に基づいて、フレーム送信時刻を算出する。配信部は、フレーム送信時刻を配信する。また、別の例を示せば以下の通りである。すなわち、制御装置は、時刻が同期された制御装置を用いて被制御装置に対する制御を実行する制御システムに含まれる。通信部は、制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する。通信部は、配信されたフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻を受信し、フレーム送信時刻に従ってフレーム送信を行う。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, the control device is included in a control system that executes control over a controlled device using a control device with time synchronization. The communication unit transmits and receives information about the control device included in the control system. The information collection unit collects network connection information of the control system via the communication unit. The information storage unit stores the network connection information. The calculation condition storage unit stores the calculation conditions used to calculate a frame transmission time related to the time when the control device transmits a frame. The transmission time calculation unit calculates the frame transmission time based on the collected network connection information and the calculation conditions. The distribution unit distributes the frame transmission time. Another example is as follows. That is, the control device is included in a control system that executes control over a controlled device using a control device with time synchronization. The communication unit transmits and receives information about the control device included in the control system. The communication unit receives a frame transmission time related to the time when the distributed frame is to be transmitted, and transmits the frame according to the frame transmission time.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、制御システムは、制御装置の時刻を同期し、被制御装置に対する制御を実行する。制御システムは、第1制御装置と、第2制御装置と、を備える。第1制御装置は、通信部と、情報収集部と、情報記憶部と、算出条件格納部と、送信時刻算出部と、配信部と、を備える。この第1制御装置において、通信部は、制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する。情報収集部は、通信部を介して、制御システムのネットワーク接続情報を収集する。情報記憶部は、ネットワーク接続情報を格納する。算出条件格納部は、制御装置がフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻の算出に用いる算出条件を格納する。送信時刻算出部は、収集したネットワーク接続情報と算出条件に基づいて、フレーム送信時刻を算出する。配信部は、フレーム送信時刻を配信する。第2制御装置は、通信部を備える。この第2制御装置において、通信部は、第1制御装置から配信されたフレーム送信時刻を受信し、フレーム送信時刻に従ってフレーム送信を行う。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a control system synchronizes the time of a control device and executes control over a controlled device. The control system includes a first control device and a second control device. The first control device includes a communication unit, an information collection unit, an information storage unit, a calculation condition storage unit, a transmission time calculation unit, and a distribution unit. In this first control device, the communication unit transmits and receives information about the control device included in the control system. The information collection unit collects network connection information of the control system via the communication unit. The information storage unit stores the network connection information. The calculation condition storage unit stores the calculation conditions used to calculate the frame transmission time related to the time when the control device transmits a frame. The transmission time calculation unit calculates the frame transmission time based on the collected network connection information and the calculation conditions. The distribution unit distributes the frame transmission time. The second control device includes a communication unit. In this second control device, the communication unit receives the frame transmission time distributed from the first control device and transmits the frame according to the frame transmission time.
本発明の一態様によれば、適切なフレーム送信時刻を配信することで、制御システムにおいて伝送帯域の有効利用を実現できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, by distributing an appropriate frame transmission time, it is possible to realize effective use of the transmission bandwidth in the control system. Problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the description of the following embodiment.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、重複する説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that substantially the same or similar configurations are given the same reference numerals, and where explanations are repeated, they may be omitted.
実施形態では、ネットワーク接続情報に基づいて、送信フレーム間の隙間が最小となるよう送信タイミングを算出し、伝送帯域の有効利用を実現する課題を解決する制御装置に関する説明をする。この制御装置を用いることで、伝送帯域の有効利用が実現され、その結果として、高精度な制御が良好に実行され、経済的な観点での貢献が可能となる。 In the embodiment, a control device is described that solves the problem of realizing effective use of the transmission bandwidth by calculating the transmission timing based on network connection information so as to minimize the gap between transmission frames. By using this control device, the transmission bandwidth is effectively used, and as a result, highly accurate control is performed well, making a contribution from an economic perspective.
<第1実施形態>
先ず、図1-図8を参照しながら、第1実施形態に係る制御システムを説明する。図1は、第1実施形態に係る制御システムの構成を示す図である。
First Embodiment
First, a control system according to a first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 8. Figure 1 is a diagram showing the configuration of the control system according to the first embodiment.
図1に示すように、第1実施形態の制御システムは、制御装置(制御A)100、制御装置(制御B)101、制御装置(制御C)102がネットワークスイッチ103、ネットワークスイッチ104を介して制御ネットワーク(1、2、3、4)で接続され、分散制御システムを構成する。また、制御ネットワーク5は、図示しない他の制御装置等に接続される。
As shown in FIG. 1, the control system of the first embodiment is configured by connecting a control device (control A) 100, a control device (control B) 101, and a control device (control C) 102 to a control network (1, 2, 3, 4) via a
制御装置(100、101、102)は、フィールドに設置されるモータA11、モータB14や、アクチュエータA12などの操作機器(制御対象である被制御装置)に制御指令(制御信号、指令値などの制御データ)を出力し、操作機器をリアルタイムに制御する。つまり、分散制御システムは、操作機器に対する制御を実行する制御装置によって構成される。 The control devices (100, 101, 102) output control commands (control data such as control signals and command values) to operation devices (controlled devices that are the objects to be controlled) such as motor A11, motor B14, and actuator A12 installed in the field, and control the operation devices in real time. In other words, the distributed control system is composed of control devices that execute control over the operation devices.
各装置が接続する制御ネットワーク(1~5)は、例えば、TSN(Time Sensitive Network)と呼称されるIEEE規格で構成される通信方式によるデータ通信を実行するネットワークや、IEC61784などにより規格化される産業用ネットワークなど、時分割制御に基づくタイムスロット通信を使用することにより、制御装置間の通信遅延における時間確定性を向上させるネットワークである。また、接続形態としては、有線ケーブルによる接続や、携帯電話網や無線LANなどの無線での接続でもよい。 The control networks (1 to 5) to which the devices are connected are networks that improve the time determinism of communication delays between control devices by using time-slot communication based on time-division control, such as networks that perform data communication using a communication method configured according to the IEEE standard called TSN (Time Sensitive Network) or industrial networks standardized by IEC 61784. The connection form may also be a wired connection or a wireless connection such as a mobile phone network or wireless LAN.
制御装置100には、フィールドネットワーク20を介して、センサA10、モータA11、アクチュエータA12が接続される。同様に、制御装置101には、フィールドネットワーク21を介して、センサB13、モータB14が接続され、制御装置102には、フィールドネットワーク22を介して、センサC15、センサC16が接続される。
Sensor A10, motor A11, and actuator A12 are connected to control
なお、フィールドネットワーク(20、21、22)は、例えば、IEC61158によって規定されるネットワークでもよい。また、制御装置100等とセンサA10等やアクチュエータA12等との間を、直接接続して、デジタル信号やアナログ信号を入出力してもよい。この場合、制御装置100等とセンサA10やアクチュエータA12等とは、複数の入出力信号線により接続される。
The field network (20, 21, 22) may be, for example, a network defined by IEC 61158. Digital signals and analog signals may be input and output by directly connecting the
制御装置100は、センサA10から入力されたセンシングデータを、制御ネットワーク1を介して、制御装置101及び制御装置102と共有データとして共有する。同様に、制御装置101は、センサB13から入力されたセンシングデータを、制御ネットワーク2を介して、制御装置100及び制御装置102と共有データとして共有し、制御装置102は、センサC15及びセンサC16からの入力を受けて、制御ネットワーク4を介して、制御装置100及び制御装置101と共有データを共有する。
The
そして、この例においては、特に、制御装置102は、共有される入力データから、例えば、モータA11、アクチュエータA12、モータB14への制御指令(指令値)を演算し、制御装置100及び制御装置101と制御指令を共有する。一方、制御装置100は、共有される制御指令によって、モータA11及びアクチュエータA12を制御し、同様に、制御装置101は、共有される制御指令によって、モータB14を制御する。
In this example, in particular, the
なお、フィールドに設置されるセンサA10、センサB13、センサC15、センサC16は、検出機器であり、各種の流量、温度、圧力、張力、回転速度などの状態量である取得情報を検出し、取得する。 Sensors A10, B13, C15, and C16 installed in the field are detection devices that detect and acquire information, which is state quantities such as various flow rates, temperatures, pressures, tensions, and rotational speeds.
次に、制御装置100の構成を説明する。図2は、第1実施形態に係る制御装置100の構成の一例を説明する説明図である。
Next, the configuration of the
制御装置100は、CPU1001、メモリ1002、通信制御部1003、インタフェース部1004、不揮発性記憶媒体1005、バス1006及び入出力部1007を有する。
The
なお、ここでは、制御装置100について説明するが、制御装置101及び制御装置102も、基本的な構成は、制御装置100と同じである。
Note that while the
CPU1001は、制御装置100の各構成要素の動作を制御する中央演算処理装置である。
The
メモリ1002には、CPU1001が動作する際に使用される一時的な記憶領域があり、例えば、不揮発性記憶媒体1005から転送されるオペレーティングシステム(以下、OSと呼称する)や、アプリケーションプログラムなどが格納される。
The
また、メモリ1002には、各制御装置で動作するプログラムAを保持する領域と、各制御装置が取得する保持情報A(各制御装置が検出機器や制御対象から取得する情報)を保持する領域と、制御ネットワーク1を介して各制御装置間で共有される共有データ(制御Aで取得される取得情報や制御指令)を保持する領域が設けられる。
In addition,
通信制御部1003は、制御ネットワーク1を介して、制御装置101及び制御装置102とデータ通信を実行する。データ通信の方式としては、例えば、IEEE802.3規格のMAC(Media Access Control)層の機能が実装されるとよい。この規格に従い、送受信データに宛先情報や誤り訂正符号などを付加したフレームを生成する。なお、通信制御部1003の実装例としては、例えば、IC(Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ゲートアレイなどがある。また、通信制御部1003は、CPU1001と一体化して構成されてもよい。
The
更に、通信制御部1003は、ネットワークを使用し時刻同期パケットをやり取りして時刻同期プロトコルを実行する機能を有する。つまり、通信制御部1003は、時刻同期パケットの送受信時における計時機能や、時刻同期パケットへの補正値の設定や加算などの機能を有する。このような時刻同期プロトコルとして、IEEE1588、IEEE802.1AS、NTP、SNTPが使用される。また、通信制御部1003は、同期時刻に基づく時刻管理機能を有し、制御装置101及び制御装置102への同期時刻情報を通信する。
Furthermore, the
インタフェース部1004は、制御ネットワーク1との間で、データを送受信する。インタフェース部1004は、例えば、IEEE802.3の物理層の機能が実装される。なお、インタフェース部1004は、通信制御部1003に含まれもよい。
The
図2では、制御装置100は、一つの通信制御部1003及び一つのインタフェース部1004を有しているが、複数の通信制御部1003及び複数のインタフェース部1004を有してもよい。
In FIG. 2, the
不揮発性記憶媒体1005は、情報の記憶媒体であり、例えばOS、アプリケーション、デバイスドライバ、CPU1001を動作させるプログラム、プログラムの実行結果が保存される。
The
不揮発性記憶媒体1005は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリなどで構成される。また、不揮発性記憶媒体1005は、外部記憶媒体として取り外しが容易なUSBメモリ、ソリッドステートドライブなどで構成されてもよい。
The
入出力部1007は、制御装置100に接続される装置、例えば、センサA10から取得情報を取得し、モータA11やアクチュエータA12を制御する入出力インタフェースである。入出力部1007は、例えば、前述の各種のフィールドネットワーク20の機能や、デジタル入出力機能やアナログ入出力機能が実装される。なお、図2では、入出力部1007から1本の信号線を図示しているが、複数の信号線があってもよい。
The input/
バス1006は、CPU1001、メモリ1002、通信制御部1003、不揮発性記憶媒体1005及び入出力部1007を、通信可能に接続する。
The
次に、制御装置の機能構成を説明する。図3は、第1実施形態に係る制御装置100の機能構成の一例を示す図である。
Next, the functional configuration of the control device will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the
図3に示す制御装置(制御装置がフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻を決定する制御装置であり、第1制御装置と呼ぶことがある)は、通信部301、情報収集部302、情報記憶部303、算出条件設定304、送信タイミング算出部305、及び配信部306を有する。また、フレーム送信時刻の算出に用いる算出条件を不揮発性記憶媒体1005に格納する算出条件格納部(不図示)を備える。
The control device shown in FIG. 3 (which is a control device that determines a frame transmission time related to the time when the control device transmits a frame, and which may be referred to as a first control device) has a
通信部301は、制御ネットワーク1に接続し、制御ネットワーク1の通信プロトコルに基づいて、通信をする機能部である。例えば、通信部301は、CPU1001で動作するソフトウェア、通信制御部1003、インタフェース部1004で構成される。つまり、通信部301は、制御ネットワーク1を介して、自制御装置に関する通信フレームを他制御装置に送信し、他制御装置に関する情報を他制御装置から受信する。また、通信部301は、自制御装置に関して自制御装置が取得した情報を送信し、他制御装置に関して他制御装置が取得した情報を受信する。
The
情報収集部302は、前述の各制御装置やネットワークスイッチの接続の状態などのネットワーク情報を収集する。ネットワーク情報は、例えば制御システム全体のネットワークトポロジ、各制御装置の時刻マスタとの時刻同期誤差、各制御装置間の伝搬遅延時間、転送周期、転送順を含む。
The
情報記憶部303は情報収集部302で収集したネットワーク情報を記憶し、送信タイミング算出部305にネットワーク情報として提供する。
The
算出条件設定部304は、送信タイミング算出部に対し、送信タイミングを算出する際の算出条件を設定する。
The calculation
送信タイミング算出部305は、情報収集部302と算出条件設定部304からの情報および設定に基づいて、送信するフレームの送信タイミングを算出する。
The transmission
配信部306は、送信タイミング算出部305で算出した送信タイミング情報を各制御装置に配信する。
The
次に、第1実施形態に係り、制御装置の他の機能構成の一例を説明する。図4は、第1実施形態に係る制御装置101の機能構成を示す図である。
Next, an example of another functional configuration of the control device according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the functional configuration of the
図4に示す制御装置(配信されたフレーム送信時刻に従ってフレームを送信する制御装置であり、第2制御装置と呼ぶことがある)は、通信部401、時刻同期部402、フレームバッファ403、送信タイミング情報取得部404、送信タイミング調整部405、送信データ生成部406を有する。通信部401は前述の図3に示す制御装置100の機能部と同じである。
The control device shown in FIG. 4 (which is a control device that transmits frames according to the distributed frame transmission time, and may be referred to as the second control device) has a
時刻同期部402は、時刻同期手順を実行する。時刻同期部402が実行する時刻同期プロトコルは、前述のIEEE1588、IEEE802.1AS、NTP、SNTPなどである。なお、時刻同期部402は、通信部401で時刻同期パケットの送信時や受信時に計測する時刻などを使用し、制御装置100及び制御装置102と時刻同期する。つまり、時刻同期部402は、分散制御システムを構成する他制御装置の内の時刻の基準となるクロックマスタと時刻同期する。クロックマスタは、接続される制御装置の中から予め定めた手順により一つの制御装置が選択される。
The
なお、時刻同期部402は、CPU1001で動作するアプリケーションで実現してもよいし、通信制御部1003をICやFPGAによるハードウェア論理回路で実現してもよい。また、時刻同期部402を、CPU1001のソフトウェアと通信制御部1003のハードウェアとの両方で構成してもよい。この場合、時刻同期パケットの送信タイミングや受信タイミングの計測機能や、時刻同期パケットフォーマットの生成は、通信制御部1003で処理するとよい。
The
フレームバッファ403は、通信部401に対し制御ネットワーク2で送受信するフレームを格納する。
The
送信タイミング情報取得部404は、フレームバッファ403から通信部を介して受信した送信タイミング情報を抽出して取得し保持する。
The transmission timing
送信タイミング情報調整部405は、送信タイミング情報取得部404に保持されている送信タイミング情報に従ってフレームバッファ403に対してフレームバッファ403に格納されている送信フレームの送信時刻を提供する。
The transmission timing
送信データ生成部406は他の制御装置に対し送信するデータを生成し、フレームバッファ403に格納する。送信データ生成部406は、例えば、他制御装置のセンシングデータと、取得した自制御装置のセンシングデータと、を含むデータを生成する。
The transmission
フレームバッファ403は、送信データ生成部406からの送信データを送信タイミング調整部405の送信タイミングに従って通信部401に対し出力し、通信部401から指定された送信タイミングでフレームが送信される。
The
次に、第1実施形態に係る制御装置の動作タイミングを説明する。図5は、第1実施形態に係る制御装置の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートであり、制御システムが予め決定される共有周期に基づいて処理を実行する状態を示す。 Next, the operation timing of the control device according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation timing of the control device according to the first embodiment, and shows a state in which the control system executes processing based on a predetermined sharing period.
図5における符号aが指す部分は、制御装置100、制御装置101及び制御装置102の各共有データを送信するフレームの、共有周期の中で予め割り当てた送信時刻を示す。
The portion indicated by the symbol a in FIG. 5 indicates the transmission time assigned in advance within the sharing period for the frames that transmit the shared data of the
制御装置100がフレームAを時刻t1のタイミングで送信し、制御装置100のデータ共有時間が終了すると制御装置101がフレームBを時刻t2のタイミングで送信し、制御装置101のデータ共有時間が終了すると制御装置102がフレームCを時刻t3のタイミングで送信するよう計画されている。これらのフレームは、伝送帯域(すなわち、図5において、符号TBが示す範囲)を有効に使うため、できる限り詰めて設定される。
It is planned that
図5における符号bが指す部分は、本実施形態に係る各制御装置の送信タイミングを示す。同図(1)は制御装置100がフレームAを送信するタイミングt1を示す。同図(2)は、制御装置101が計画された送信タイミングをt2より早いタイミングt2´でフレームBを送信することを示す。従ってネットワークスイッチ103には、制御ネットワーク1及び制御ネットワーク2を介して、フレームAとフレームBが一部重複するように入力されるので、ネットワークスイッチ103から制御ネットワーク3へ出力される各フレームのタイミングは同図(3)に示すように、フレームAとフレームBがその間隔を詰めた形で出力される。従って、制御装置101の時刻同期のずれや、ネットワーク経路の伝搬遅延時間などが生じて送信タイミングが遅れることによるフレーム間隔の空きがなく、フレームを送信することが可能になる。
The portion indicated by the symbol b in FIG. 5 indicates the transmission timing of each control device according to this embodiment. FIG. 5 (1) shows the timing t1 at which the
さらに同図(4)は、制御装置102が送信タイミングt3より早いタイミングt3´でフレームCを送信していることを示す。従って、ネットワークスイッチ104には、制御ネットワーク3および制御ネットワーク4を介して、フレームAに続くフレームBに対しフレームCが一部重複するように入力されるので、ネットワークスイッチ104から制御ネットワーク5へ出力される各フレームのタイミングでは、同図(5)のようにフレームA、フレームB、フレームCがその間隔を詰めた形で出力される。従って、同様に制御装置102の時刻同期のずれやネットワーク経路の伝搬遅延時間などが生じて送信タイミングが遅れることによるフレーム間隔の空きがなく、フレームを送信することが可能になる。
Furthermore, FIG. 4 (4) shows that the
次に、図6を参照しながら、制御装置の送信タイミングの決定の範囲について説明する。図6は、制御装置の送信タイミングの決定の範囲の一例を示し、フレームAに対するフレームBの送信タイミングの決定の範囲を示す。 Next, the range of determination of the transmission timing of the control device will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 shows an example of the range of determination of the transmission timing of the control device, and shows the range of determination of the transmission timing of frame B relative to frame A.
フレームBの送信タイミングは、フレームAの送信タイミングより後とし、さらに、時刻同期誤差分△tsより前に設定する。これにより、ネットワークスイッチにフレームAとフレームBが入力された場合、フレームBはフレームAを追い越すことなく、フレームAに縦続して間隔を詰めた形で出力されることになる。時刻同期誤差△tsは、前述の時刻同期部402によるクロックマスタとの時刻同期の誤差であり、時刻同期動作の過程で検出される値である。ネットワークスイッチには、入力したフレームの転送のためのバッファが備えられているが、そのバッファ内には2個のフレームだけが存在することになるので、バッファがあふれることなく、送信フレームの隙間を最小にすることが可能になる。
The transmission timing of frame B is set to be later than the transmission timing of frame A, and further to be earlier than the time synchronization error Δts. As a result, when frames A and B are input to the network switch, frame B will not overtake frame A, but will be output in tandem with frame A with a narrower interval. The time synchronization error Δts is the error in time synchronization with the clock master by the aforementioned
このように制御装置100の送信タイミング算出部305では、各制御装置でのフレーム送信タイミングを算出して、制御装置100は送信タイミングを配信し、各制御装置は配信された送信タイミングに従って各フレームを送信するので、フレーム間の隙間がなくなるように詰められ、伝送帯域を有効利用できる。
In this way, the transmission
送信タイミングの算出方法としては、制御装置が多数設置される場合は、ネットワーク情報と算出条件から、例えば最適化問題解法処理により算出できる。ネットワーク情報としては、ネットワークトポロジ、各制御装置の時刻マスタとの時刻同期誤差、各制御装置間の伝搬遅延時間、転送周期、転送順で、算出条件としては、直前のフレームに一部重複するように、フレーム送信時間を前のフレームの送信開始時刻より後で、前のフレームの送信終了時刻より時刻同期誤差分前とする。その他、実際にテストフレームを送信タイミング変化させながら送受信し最適値を求める方法もある。また、送信タイミング算出は、制御システムが稼働する前に算出してもよいし、ネットワークトポロジが変更された際に、算出してもよい。 When multiple control devices are installed, the transmission timing can be calculated from the network information and calculation conditions, for example, by optimization problem solving processing. The network information includes the network topology, the time synchronization error of each control device with the time master, the propagation delay time between each control device, the transfer period, and the transfer order, and the calculation conditions include setting the frame transmission time to be later than the transmission start time of the previous frame and earlier than the transmission end time of the previous frame by the time synchronization error, so that there is some overlap with the previous frame. Another method is to actually send and receive test frames while changing the transmission timing to find the optimal value. The transmission timing may be calculated before the control system is operated, or when the network topology is changed.
図7は、送信タイミング算出部305で得られた各制御装置の送信タイミング情報70を示した図であり、送信タイミング情報70は、配信部306により、各制御装置に配信される。配信の方法としては、時刻同期プロトコルにおける時刻同期パケットのユーザ定義領域に格納する方法も考えられる。
Figure 7 shows the
また、以上の説明では送信タイミングの算出機能を制御装置100に備える例を示したが、制御ネットワークに接続された、専用の装置、あるいは制御システム全体を管理する監視装置や制御端末に送信タイミングの算出機能を備えてもよい。それらの基本的な構成は、制御装置100と同様である。
In the above explanation, an example was shown in which the
次に、図8を参照しながら、制御装置の動作タイミングの一例を説明する。図8は、制御装置100、制御装置101及び制御装置102の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートであり、制御システムが予め決定される共有周期に基づいて処理を実行する状態を示す。
Next, an example of the operation timing of the control device will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a timing chart showing an example of the operation timing of the
図8における符号aが指す部分は、制御装置100、制御装置101及び制御装置102の各共有データを制御周期において共有していることを示す。
The portion indicated by the symbol a in FIG. 8 indicates that the shared data of the
制御装置100がデータを共有し、制御装置100のデータ共有時間が終了すると制御装置101がデータを共有し、制御装置101のデータ共有時間が終了すると制御装置102がデータを共有する。そして、制御装置102のデータ共有時間が終了すると、次の制御周期の開始時刻までの間、各制御装置のCPUは、演算や制御などの別の処理を実行する。ここで、前述のように、各制御装置のフレームの送信タイミングが調整されることにより、各フレーム間の間隔が詰めて送信されるため、遅延なく共有周期内で確実にデータの共有が可能となる。各制御装置は、次のデータ共有時間までの間に、センサ情報や時刻同期情報などの品質情報を取得し、保持し、各制御装置が、共有周期毎に共有データを更新しながら共有する。
The
すなわち、データ共有期間において、各制御装置は必要なセンシング及び時刻同期処理を実行する。そして、制御装置102のデータ共有期間が終了すると、次の共有周期の開始時刻までの間、各制御装置のCPUは、演算や制御などの別の処理を実行する。
In other words, during the data sharing period, each control device performs the necessary sensing and time synchronization processing. Then, when the data sharing period of the
図8における符号bが指す部分は、制御装置102が制御指令を演算し、演算結果(制御指令)を共有していることを示す。
The part indicated by the symbol b in FIG. 8 indicates that the
制御装置101のデータ共有時間が終了すると、制御装置102は、制御装置100及び制御装置101から送信された共有データであるセンサ情報と制御装置102におけるセンサ情報とに基づいて、制御指令を演算する。
When the data sharing time of the
そして、次のデータ共有時間において、得られる演算結果(制御指令)を共有し(すなわち、制御装置102は、得られる演算結果(制御指令)を制御装置100及び制御装置101に送信し)、制御装置100及び制御装置101は、制御装置102から送信された制御指令により、対応するモータやアクチュエータに対する制御を実行する。その際、例えば、制御装置100の制御指令部(不図示)により、共有している品質情報に基づいて制御指令値が調整され、再度共有データとして制御指令値が共有される。
Then, at the next data sharing time, the obtained calculation results (control commands) are shared (i.e., the
以上のように、第1実施形態によれば、各センサの情報や制御指令をフレームの隙間なく伝送することが可能になるので、遅延なく共有周期内で確実にデータの共有が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to transmit information and control commands from each sensor without gaps between frames, so data can be shared reliably within the sharing period without delay.
<第2実施形態>
次に、図9-図10を参照しながら、第2実施形態に係る制御システムの構成を説明する。図9は、第2実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。
Second Embodiment
Next, the configuration of a control system according to the second embodiment will be described with reference to Figures 9 and 10. Figure 9 is a diagram showing an example of the configuration of a control system according to the second embodiment.
第2実施形態の制御システムは、制御装置(制御A)100、制御装置(制御B)101、制御装置(制御C)102、制御装置(制御D)105、制御装置500がネットワークスイッチ103、ネットワークスイッチ104、ネットワークスイッチ107を介して制御ネットワーク(1、2、3、4、5、6、7、8)で接続され、分散制御システムを構成する。本実施形態では、制御装置500が他の制御装置のフレームの送信タイミングの算出、配信機能を備え、算出された送信タイミング情報が各制御装置に配信されている。
In the control system of the second embodiment, control device (control A) 100, control device (control B) 101, control device (control C) 102, control device (control D) 105, and
図10は、第2実施形態に係る制御装置の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートであり、制御システムが予め決定される共有周期に基づいて処理を実行する状態を示す。 Figure 10 is a timing chart showing an example of the operation timing of the control device according to the second embodiment, showing the state in which the control system executes processing based on a predetermined sharing period.
同図(1)は制御装置500が算出した制御装置(100、101、102)のフレーム送信タイミングであることを示す。同図(2)は制御装置100のフレームAの出力タイミング、同図(3)はネットワークスイッチ103の制御ネットワーク2へのフレームAの出力タイミングであることを示し、ネットワークスイッチ103の処理時間(tds3)の遅延が生じている。さらに同図(4)はネットワークスイッチ107へのフレームAの到達タイミングであることを示し、制御ネットワーク2の伝搬遅延時間分(tdt2)の遅延が生じている。
(1) in the figure shows the frame transmission timing of the control devices (100, 101, 102) calculated by the
同様に同図(5)は制御装置101のフレームBの出力タイミング、同図(6)はネットワークスイッチ104の制御ネットワーク4へのフレームBの出力タイミングであることを示し、ネットワークスイッチ104の処理時間(tds4)の遅延が生じている。同図(7)はネットワークスイッチ107へのフレームBの到達タイミングであることを示し、制御ネットワーク4の伝搬遅延時間分(tdt4)の遅延が生じている。
Similarly, (5) in the figure shows the output timing of frame B from the
同図(8)は制御装置102のフレームCの出力タイミング、同図(9)はネットワークスイッチ107の制御ネットワーク4へのフレームCの出力タイミングであることを示し、ネットワークスイッチ107の処理時間(tds7)の遅延が生じている。同図(10)はネットワークスイッチ104へのフレームCの到達タイミングであることを示し、制御ネットワーク4の伝搬遅延時間分(tds4)の遅延が生じている。
(8) in the figure shows the output timing of frame C from the
ここで、同図(11)は制御装置102へのフレームA、及びBの到達タイミングであることを示し、フレームAとフレームBの間隔に隙間なく到達していることを示す。また、同図(12)は制御装置100へのフレームB、及びCの到達タイミングであることを示し、フレームBとフレームCの間隔に隙間なく到達していることを示す。同図(13)は、制御装置101へのフレームA、及びCの到達タイミングであることを示し、フレームAとフレームCの間隔に隙間なく到達していることを示す。また、同図(14)は、制御装置105へのフレームA、B、及びCの到達タイミングであることを示し、フレームA、フレームB、フレームCの間隔に隙間なく到達していることを示す。このように、フレーム送信時間を直前の送信フレームに一部重複するようにすることで、各制御装置に到達する各フレーム間の隙間が最小となり、遅延なく共有周期内で確実にデータの共有が可能となる。
Here, FIG. 11 shows the timing of frames A and B arriving at the
<第3実施形態>
次に、前述した制御装置を鉄鋼システムに適用した実施形態を説明する。図11は、第2実施形態で説明した制御装置を鉄鋼システムに適用した一例を説明する説明図である。
Third Embodiment
Next, an embodiment in which the above-mentioned control device is applied to an iron and steel system will be described. Fig. 11 is an explanatory diagram illustrating an example in which the control device described in the second embodiment is applied to an iron and steel system.
鉄鋼システムでは、鉄鋼の熱延設備800を、制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置105及び制御装置106が制御する。制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置105及び制御装置106は、ネットワークスイッチ(103、104)を経由して、制御ネットワーク(1、2、3、4、5、6、7)に接続され、制御端末500によって制御される。ここでは、制御端末500(第1制御装置)が、各制御装置のフレーム送信タイミングの算出を行う機能を備え、各制御装置に対し、算出したフレームの送信タイミング情報を配信する。また、接続される制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置105及び制御装置106、及び制御端末は、例えば制御装置105をクロックマスタとして時刻同期している。
In the steel system, the
加熱炉801で加熱された鋼は、熱延設備800に投入される。熱延設備800は、粗圧延機802、仕上圧延機803、冷却設備804及び巻取機805を有する。
The steel heated in the
温度センサ700によって取得される加熱炉801の温度は、フィールドネットワーク601を介して、制御装置100に入力される。
The temperature of the
制御装置101は、送り制御・板速度センサ部701を制御し、粗圧延機802の回転数を調整し、鋼の送り速度を検出する。
The
制御装置102は、圧延制御・板厚センサ部702を制御し、仕上圧延機803の回転数や張力を調整し、鋼の板厚を検出する。
The
温度センサ703により取得される冷却設備804の温度は、制御装置105に入力される。
The temperature of the
制御装置106は、巻き取り制御・板厚センサ・板速度センサ部704を制御し、巻取機805の回転数を調整し、鋼の板厚や鋼の巻き取り速度を検出する。また、制御装置106は、各制御装置に対する制御指令の演算を実行する。
The
本実施形態によれば、各制御装置は、各センサの情報や制御指令をフレームの隙間なく伝送することが可能になるので、遅延なく共有周期内で確実にデータの共有が可能となり、安定的に精度を高く維持した鉄鋼を製造する制御システムを提供することができる。 According to this embodiment, each control device can transmit information and control commands from each sensor without gaps in the frame, so data can be shared reliably within the sharing period without delay, providing a control system for manufacturing steel with stable and high precision.
<第4実施形態>
次に、前述した制御装置をFA(Factory Automation)制御システムに適用した実施形態を説明する。図12は、第2実施形態で説明した制御装置をFAシステムに適用した一例を説明する説明図である。
Fourth Embodiment
Next, an embodiment in which the above-mentioned control device is applied to an FA (Factory Automation) control system will be described. Fig. 12 is an explanatory diagram for explaining an example in which the control device described in the second embodiment is applied to an FA system.
監視端末521と、制御装置(120、121、122)がネットワークスイッチ103、104を経由して制御ネットワーク(1、2,3、4、5)を介して接続される。これによって、制御装置(120、121、122)の制御を実行する。また、制御装置(121、122、123)は、制御装置120をクロックマスタとして時刻同期している。ここでは、監視端末521(第1制御装置)が、各制御装置のフレーム送信タイミングの算出を行う機能を備え、各制御装置に対し、算出したフレームの送信タイミング情報を配信する。
The
制御装置120は、接続されるPLC(Programmable Logic Controller)720、PLC721を制御し、制御装置121は、接続されるPLC722を制御する。また、制御装置122は、PLC723を制御する。これらはフィールドネットワーク(621、622、623)で接続される。
The
そして、PLC720は、ピッキングロボット822を制御し、PLC721は、コンベアモータ823及びカメラ821を制御し、PLC722は、塗装ロボット824を制御し、PLC723は、カメラ825を制御する。
Then,
ベルトコンベア826に搭載される製品(製造対象物)は、PLC720が制御するピッキングロボット822によって、所定の位置・姿勢(例えば、製品の正しい向きなど)に配置される。ベルトコンベア826は、PLC721が制御するコンベアモータ823により、所定の速度で移動する。ベルトコンベア826を移動する製品は、PLC721が制御するカメラ821により撮影され、このカメラ821は、この製品が所定の位置に設置されているか否かを観測する。
Products (products) loaded onto the
PLC721は、カメラ821で撮影された製品の画像を取得し、製品が所定の位置に設置されているか否かの検査を実行する。PLC722が制御する塗装ロボット824は、製品の表面を塗装する。PLC723が制御するカメラ825は、塗装された製品を撮影し、製品が正しく塗装されている否かを観察する。PLC723は、カメラ825で撮影された製品の画像を取得し、製品が正しく塗装されている否かの検査を実行する。
PLC721 acquires images of the product taken by
そして、制御装置120には、カメラ821によるカメラ情報(センサ情報)が入力され、制御装置122には、カメラ852によるカメラ情報(センサ情報)が入力される。
Then, camera information (sensor information) from
さらに、制御装置120及び制御装置122は、これら入力されるカメラ情報を共有し、制御装置120は、共有データに基づいて、ピッキングロボット822の制御指令を演算する。また、制御装置122は、共有データに基づいて、塗装ロボット824に対する制御指令を演算する。
Furthermore, the
なお、ピッキングロボット822が製品を設置し、カメラ821が製品を撮影し、塗装ロボット824が製品を塗装する。カメラ825が製品を撮影する時刻は、制御装置の時刻同期部402により管理される。
The picking
本実施形態によれば、各制御装置は、各センサの情報や制御指令をフレームの隙間なく伝送することが可能になるので、遅延なく共有周期内で確実にデータの共有が可能となり、安定的に精度を高く維持した製品を製造する制御システムを提供することができる。 According to this embodiment, each control device can transmit information and control commands from each sensor without gaps in the frames, so data can be shared reliably within the sharing period without delay, providing a control system that can manufacture products with stable and high precision.
なお、第1実施形態で説明した制御装置は、FAシステムや鉄鋼システムの他、上下水処理システム、発電制御システム、エレベーター制御システム、鉄道制御システム、自動車制御システム、建設機械制御システムなど、種々の制御システムに使用することができる。 The control device described in the first embodiment can be used in various control systems, such as FA systems, steelmaking systems, water and sewage treatment systems, power generation control systems, elevator control systems, railway control systems, automobile control systems, and construction machinery control systems.
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えてもよい。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えてもよい。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modified examples and equivalent configurations within the spirit of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and the present invention is not necessarily limited to having all of the configurations described. Furthermore, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. Furthermore, part of the configuration of each embodiment may be added, deleted, or replaced with other configurations.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 Furthermore, each of the configurations, functions, processing units, processing means, etc. described above may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits, or may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, hard disk, or SSD (Solid State Drive), or in a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and do not necessarily represent all control lines and information lines necessary for implementation. In reality, it is safe to assume that almost all components are interconnected.
1、2、3、4、5、6、7、8…制御ネットワーク、20、21、22、601、621…フィールドネットワーク、10、13、15、16…センサ、11、14…モータ、12…アクチュエータ、100、101、102、105、106、120、121、122…制御装置、103、104、107…ネットワークスイッチ、1001、1011、1021…CPU、1002、1012、1022…メモリ、1003…通信制御部、1004…インタフェース部、1005…不揮発性記憶媒体、1006…バス、1007…入出力部、301、401…通信部、302…情報収集部、303…情報記憶部、304…算出条件設定部、305…送信タイミング算出部、306…配信部、402…時刻同期部403…フレームバッファ、404…送信タイミング情報取得部、405…送信タイミング調整部、406…送信データ生成部、500…制御端末、521…監視端末、700、703…温度センサ、701…送り制御・板速度センサ、702…圧延制御・板厚センサ、704…巻き取り制御・板厚センサ・板速度センサ、720、721、722、723…PLC、800…圧延設備、801…加熱炉、802…粗圧延機、803…仕上圧延機、804…冷却設備、805…巻取機、822…ピッキングロボット、821…カメラ、823…コンベアモータ、824…塗装ロボット、825…カメラ、826…ベルトコンベア。 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8...Control network, 20, 21, 22, 601, 621...Field network, 10, 13, 15, 16...Sensor, 11, 14...Motor, 12...Actuator, 100, 101, 102, 105, 106, 120, 121, 122...Control device, 103, 104, 107...Network switch, 1001, 1011, 1021...CPU, 1002, 1012, 1022...Memory, 1003...Communication control unit, 1004...Interface unit, 1005...Non-volatile storage medium, 1006...Bus, 1007...Input/output unit, 301, 401...Communication unit, 302...Information collection unit, 303...Information storage unit, 304...Calculation condition setting unit, 305...Transmission timing calculation unit, 306...distribution unit, 402...time synchronization unit, 403...frame buffer, 404...transmission timing information acquisition unit, 405...transmission timing adjustment unit, 406...transmission data generation unit, 500...control terminal, 521...monitoring terminal, 700, 703...temperature sensor, 701...feed control/strip speed sensor, 702...rolling control/strip thickness sensor, 704...winding control/strip thickness sensor/strip speed sensor, 720, 721, 722, 723...PLC, 800...rolling equipment, 801...heating furnace, 802...roughing mill, 803...finishing mill, 804...cooling equipment, 805...winder, 822...picking robot, 821...camera, 823...conveyor motor, 824...painting robot, 825...camera, 826...belt conveyor.
Claims (15)
前記制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する通信部と、
前記通信部を介して、前記制御システムのネットワーク接続情報を収集する情報収集部と、
前記ネットワーク接続情報を格納する情報記憶部と、
制御装置がフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻の算出に用いる算出条件を格納する算出条件格納部と、
収集した前記ネットワーク接続情報と前記算出条件に基づいて、前記フレーム送信時刻を算出する送信時刻算出部と、
前記フレーム送信時刻を配信する配信部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device included in a control system that executes control of a controlled device using a time-synchronized control device,
A communication unit that transmits and receives information regarding a control device included in the control system;
an information collection unit that collects network connection information of the control system via the communication unit;
an information storage unit for storing the network connection information;
a calculation condition storage unit that stores a calculation condition used for calculating a frame transmission time related to a time when the control device transmits a frame;
a transmission time calculation unit that calculates the frame transmission time based on the collected network connection information and the calculation condition;
a distribution unit that distributes the frame transmission time;
A control device comprising:
前記ネットワーク情報は、ネットワークトポロジ、時刻マスタとの時刻同期誤差、各制御装置間の伝搬遅延時間、転送周期、転送順のいずれかを含む、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1 ,
The network information includes any one of a network topology, a time synchronization error with a time master, a propagation delay time between each control device, a transfer period, and a transfer order.
A control device comprising:
前記算出条件は、前記フレーム送信時刻を直前の送信フレームに一部重複するように算出する条件である、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1 ,
the calculation condition is a condition for calculating the frame transmission time so as to overlap a part of the immediately preceding transmission frame;
A control device comprising:
前記算出条件は、前記フレーム送信時刻を直前のフレームの送信開始時刻より後で、且つ、直前のフレームの送信終了時刻より時刻同期誤差分だけ前となるように算出する条件である、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 3,
the calculation condition is a condition for calculating the frame transmission time to be later than a transmission start time of the immediately preceding frame and earlier than a transmission end time of the immediately preceding frame by a time synchronization error.
A control device comprising:
前記送信時刻算出部は、
最適化問題処理により、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1 ,
The transmission time calculation unit
Calculating the transmission time of the transmission frame by an optimization problem process;
A control device comprising:
前記送信時刻算出部は、
前記制御システムが稼働する前に、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1 ,
The transmission time calculation unit
Calculating the transmission time of the transmission frame before the control system is operated.
A control device comprising:
前記送信時刻算出部は、
ネットワークトポロジが変更された際に、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1 ,
The transmission time calculation unit
Calculating the transmission time of the transmission frame when the network topology is changed.
A control device comprising:
前記制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する通信部を備え、
前記通信部は、配信されたフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻を受信し、前記フレーム送信時刻に従ってフレーム送信を行う、
ことを特徴とする制御装置。 A control device included in a control system that executes control of a controlled device using a time-synchronized control device,
A communication unit that transmits and receives information about a control device included in the control system,
the communication unit receives a frame transmission time related to a time to transmit the distributed frame, and transmits the frame in accordance with the frame transmission time.
A control device comprising:
前記制御システムは、
第1制御装置と、第2制御装置と、を備え、
前記第1制御装置は、
前記制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する通信部と、
前記通信部を介して、前記制御システムのネットワーク接続情報を収集する情報収集部と、
前記ネットワーク接続情報を格納する情報記憶部と、
制御装置がフレームを送信する時刻に関するフレーム送信時刻の算出に用いる算出条件を格納する算出条件格納部と、
収集した前記ネットワーク接続情報と前記算出条件に基づいて、前記フレーム送信時刻を算出する送信時刻算出部と、
前記フレーム送信時刻を配信する配信部と、を備え、
前記第2制御装置は、
前記制御システムに含まれる制御装置に関する情報を送受信する通信部を備え、
前記通信部は、前記第1制御装置から配信された前記フレーム送信時刻を受信し、前記フレーム送信時刻に従ってフレーム送信を行う、
ことを特徴とする制御システム。 A control system that synchronizes the time of a control device and executes control over a controlled device,
The control system includes:
A first control device and a second control device are provided,
The first control device is
A communication unit that transmits and receives information regarding a control device included in the control system;
an information collection unit that collects network connection information of the control system via the communication unit;
an information storage unit for storing the network connection information;
a calculation condition storage unit that stores a calculation condition used for calculating a frame transmission time related to a time when the control device transmits a frame;
a transmission time calculation unit that calculates the frame transmission time based on the collected network connection information and the calculation condition;
a distribution unit that distributes the frame transmission time,
The second control device is
A communication unit that transmits and receives information about a control device included in the control system,
the communication unit receives the frame transmission time distributed from the first control device, and transmits the frame in accordance with the frame transmission time.
A control system comprising:
前記ネットワーク情報は、ネットワークトポロジ、時刻マスタとの時刻同期誤差、各制御装置間の伝搬遅延時間、転送周期、転送順のいずれかを含む、
ことを特徴とする制御システム。 10. The control system of claim 9,
The network information includes any one of a network topology, a time synchronization error with a time master, a propagation delay time between each control device, a transfer period, and a transfer order.
A control system comprising:
前記算出条件は、前記フレーム送信時刻を直前の送信フレームに一部重複するように算出する条件である、
ことを特徴とする制御システム。 10. The control system of claim 9,
the calculation condition is a condition for calculating the frame transmission time so as to overlap a part of the immediately preceding transmission frame;
A control system comprising:
前記算出条件は、前記フレーム送信時刻を直前のフレームの送信開始時刻より後で、且つ、直前のフレームの送信終了時刻より時刻同期誤差分だけ前となるように算出する条件である、
ことを特徴とする制御システム。 12. The control system of claim 11,
the calculation condition is a condition for calculating the frame transmission time to be later than a transmission start time of the immediately preceding frame and earlier than a transmission end time of the immediately preceding frame by a time synchronization error.
A control system comprising:
前記第1制御装置の送信時刻算出部は、
最適化問題処理により、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御システム。 10. The control system of claim 9,
The transmission time calculation unit of the first control device
Calculating the transmission time of the transmission frame by an optimization problem process;
1. A control system comprising:
前記第1制御装置の送信時刻算出部は、
制御システムが稼働する前に、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御システム。 10. The control system of claim 9,
The transmission time calculation unit of the first control device
Calculating the transmission time of the transmission frame before the control system is operated;
A control system comprising:
前記第1制御装置の送信時刻算出部は、
ネットワークトポロジが変更された際に、前記送信フレーム送信時刻を算出する、
ことを特徴とする制御システム。 10. The control system of claim 9,
The transmission time calculation unit of the first control device
Calculating the transmission time of the transmission frame when the network topology is changed.
1. A control system comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022177233A JP2024067281A (en) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | Control device and control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2022
- 2022-11-04 JP JP2022177233A patent/JP2024067281A/en active Pending
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