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公開番号2025071397
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-08
出願番号2023181517
出願日2023-10-23
発明の名称制御装置、制御システム、および制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類G06F 13/10 20060101AFI20250428BHJP(計算;計数)
要約【課題】一部装置やアプリケーションが更新されて使用しないデータが送信され続ける場合でも、CPUのデータ受信処理に係る負荷を低減し、アップデータブルかつ大規模複雑な制御を実現する装置、システム及び方法を提供する。
【解決手段】制御装置101は、外部機器から送信されたデータを受信処理する受信部105、受信したデータを保持する受信データ保持部106、受信データのうちアプリケーションが使用するデータのみ保持する選定データ保持部109、アプリケーションのデータアクセス情報から前記各保持部間のアドレス関係を生成するアドレス対応情報生成部107、受信データ保持部の各データの選定データ保持部への書込可否及び書込アドレスを含む制御信号を生成し選定データ保持部へ与えるデータ抽出部108及び選定データ保持部に保持されたデータを演算処理部へ転送させる指令を出力するデータ転送判断部110を有する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
外部機器から送信された入力データのうちアプリケーションで使用するデータを出力するデータ処理装置と、前記データ処理装置からのデータを用いて所定の演算処理を行う前記アプリケーションを有する演算処理部と、を備える制御装置であって、
前記データ処理装置は、
前記入力データを受信処理する受信部と、
前記受信部によって受信した前記入力データを保持する受信データ保持部と、
前記受信データ保持部に保持された入力データのうち、前記演算処理部にて使用するデータのみを保持すると共に、受信したデータ転送指令に従って保持されたデータを出力する選定データ保持部と、
前記演算処理部において稼働中のアプリケーションの種別を示す稼働中アプリ情報から、前記受信データ保持部に保存された前記入力データのアドレスと、格納先となる前記選定データ保持部のアドレスとの、アドレス対応情報を生成するアドレス対応情報生成部と、
前記アドレス対応情報に基づき前記受信データ保持部の各データの前記選定データ保持部への書込可否及び書込アドレスを含む制御信号を生成し、前記受信データ保持部から出力されたデータに前記制御信号を付与して前記選定データ保持部へ与えるデータ抽出部と、
前記選定データ保持部に保持されたデータを、前記演算処理部へ転送させる前記データ転送指令を前記選定データ保持部へ送信するデータ転送判断部と、
を有し、
前記演算処理部は、前記稼働中のアプリケーションの種別情報を前記アドレス対応情報生成部へ送信することを特徴とする、制御装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記アドレス対応情報生成部は、
前記稼働中アプリ情報を記憶するアクセス情報記憶部と、
前記入力データに含まれる、適用先アプリケーションの種別を示す適用先アプリ情報と、前記稼働中アプリ情報とから、前記演算処理部へ送信するデータを選定する受信データ選定部と、
前記受信データ選定部による選定結果を、前記選定データ保持部の各アドレスに対応付けする格納先決定部と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記アドレス対応情報生成部は、
前記稼働中アプリ情報に代えて前記演算処理部にて稼働しているアプリケーションを適用する送信元装置を示す適用送信元装置情報を記憶するアクセス情報記憶部と、
前記入力データに含まれる、送信元装置を示す送信元装置情報と、前記適用送信元装置情報とから、前記演算処理部へ送信するデータを選定する受信データ選定部と、
前記受信データ選定部による選定結果を、前記選定データ保持部の各アドレスに対応付けする格納先決定部と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記データ処理装置は、第１のデータ処理装置と第２のデータ処理装置とを有し、
前記第１のデータ処理装置を稼働させ、前記第２のデータ処理装置を待機させ、
前記アプリケーションの変更が生じた場合、その変更を契機として前記第１のデータ処理装置を停止すると共に、前記第２のデータ処理装置の動作を開始させることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記選定データ保持部は、第１の選定データ保持部と第２の選定データ保持部とを有し、
前記第１の選定データ保持部を使用し、前記第２の選定データ保持部を不使用とし、
前記アプリケーションの変更が生じた場合、その変更を契機として前記第１の選定データ保持部を不使用とすると共に、前記第２の選定データ保持部の使用を開始させることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記アプリケーションは、前記データ処理装置へのアクセス情報送信、および、前記データ処理装置から送信されたデータの読出しを行う、データアクセス関数を有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
外部接続された端末によって、各種設定もしくはモニタリングを可能とし、
前記各種設定には、前記データ処理装置から前記演算処理部へ転送されるデータを選定するルールの設定を含み、
前記モニタリングには、前記データ処理装置における受信データ量と、前記演算処理部への転送データ量と、前記演算処理部における負荷率と、
を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一に記載の制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御装置における、前記データ処理装置を有する第１の装置と、前記演算処理部を有する第２の装置と、を有することを特徴とする制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の制御システムであって、
単一の前記第１の装置と、複数の前記第２の装置と、を有することを特徴とする、制御システム。
【請求項１０】
外部機器から送信された入力データのうちアプリケーションで使用するデータを出力するデータ処理ステップと、前記データ処理ステップにおいて出力されたデータを用いて、前記アプリケーションによって所定の演算処理を行う演算処理ステップとからなる制御方法であって、
前記データ処理ステップは、
前記入力データを受信処理するステップと、
前記受信処理した前記入力データを第１の保持部で保持するステップと、
前記第１の保持部で保持された入力データのうち、前記演算処理ステップにて使用するデータのみを第２の保持部で保持すると共に、受信したデータ転送指令に従って前記第２の保持部で保持されたデータを出力するステップと、
前記演算処理ステップにおいて稼働中のアプリケーションの種別を示す稼働中アプリ情報を受信し、前記第１の保持部に保存された前記入力データのアドレスと、格納先となる前記第２の保持部のアドレスとの、アドレス対応情報を生成するステップと、
前記アドレス対応情報に基づき前記第１の保持部の各データの前記第２の保持部への書込可否及び書込アドレスを含む制御信号を生成し、前記第１の保持部から出力されたデータに前記制御信号を付与して前記第２の保持部へ与えるステップと、
前記第２の保持部に保持されたデータを、前記演算処理を行うべく転送させる前記データ転送指令を前記第２の保持部へ送信するステップと、
を有することを特徴とする、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用機器を制御する制御装置の構成に係り、特に、複数の装置がお互いにデータを交換して連携する技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
産業ロボットや電源システムなど複数の装置が定期的に通信を行う構成において、制御の複雑化により大量のデータを高速に処理する必要がある。データ通信においてはＣＰＵ(Central Processor Unit)に搭載されたＯＳ(Operating System)上で通信用ドライバがメモリや周辺装置にアクセスしてデータの送受信を行うため、データの受信量に応じてＣＰＵの負荷が増加し、制御アプリケーションの動作に影響を及ぼす可能性がある。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１の「要約」によれば、「ＰＲＩ（所定の繰り返し間隔）の周期で繰り返し発生するデータを受信し一時記憶する際に、毎回のデータ受信で発生する受信完了割込みをとりまとめ、一回の一括肯定応答に代表させてＣＰＵに通知することにより、受信完了の応答処理に要する処理負荷を軽減する。
【０００４】
また、各信号処理器は、自器の識別情報と一致する識別情報が付加された一連のデータをそれぞれに選択受信することにより、信号処理装置を複数の信号処理器によるラウンドロビン型に構成し、各信号処理器単位のパイプライン処理を行うことで、（処理対象データの受信時間）＜（信号処理時間）となる場合でも、すべてのデータに対して漏れなく信号処理を行う」ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－００３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、産業ロボットや電源システムなど産業用機器の制御においては、制御装置間で発生する大量の通信データを処理する必要があるところ、近年では情報を取得する機器やその制御対象は増加傾向にあるほか、取得情報の解像度向上や制御内容の複雑化により、装置間で送受信されるデータも増えてきている。
【０００７】
一方で、産業用機器の制御装置にはＣＰＵの処理能力に制約があり、特に、工場など産業の現場において用いられる組込みコントローラは、高性能ＣＰＵを搭載したコンピュータに比べると、搭載するＣＰＵの処理能力や数に限りがあり、通信データ量の増加がもたらすＣＰＵへの負荷は無視できないものとなる。
【０００８】
一方、産業用機器は需要の変化に応じて新たに設置される場合や、新しい機器との入れ替えが発生し、その制御装置に搭載されるアプリケーションも制御技術の発展に伴いアップデートが行われるが、システムの一部が更新されても他の装置やアプリケーションは更新されない構成の場合、各装置には更新によって新たに追加されたデータに加え、更新後に使用しなくなったデータも更新前と同様に送信されることとなる。そのため、データ受信処理を行うＣＰＵの負荷は増大し、制御処理の遅延や停止に繋がる要因となる可能性がある。
【０００９】
上記特許文献１に記載された技術では、自装置宛てではないデータを破棄することは可能だが、宛先が自装置であっても使用しないデータの受信によるＣＰＵへの余計な負荷を抑制する方法については考慮されていない。
【００１０】
そこで本発明の目的は、装置やアプリケーションが使用する必要なデータをＣＰＵに送信する制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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