JP7680251B2 - Multi-point physical quantity control system - Google Patents
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Description
本発明は、マスターモジュールと、一以上のスレーブモジュールと、からなる複数ポイントの物理量を制御するシステムに関するものであり、マスターモジュールからスレーブモジュールへ設定値(制御目標情報)を伝達する技術に関する。 The present invention relates to a system that controls physical quantities at multiple points and is composed of a master module and one or more slave modules, and to a technology for transmitting a set value (control target information) from the master module to the slave module.
例えば、航空機の機体外壁に使われる炭素繊維強化プラスチックの成型ホットプレスなどの温度制御では、マスターモジュールと一以上のスレーブモジュールとを連結し、対象となる加工物の多数の加熱箇所の熱源制御を行っている。マスターモジュールは、制御対象となる多数の加熱箇所の温度を制御するための制御条件などをPCやPLC(programmable logic controller)などの上位制御装置から受信し、受信した制御条件などに基づき自身に接続された複数のスレーブモジュールに対して制御のための信号(目標温度や操作量など)を送信する。そして、これらの信号を受信したスレーブモジュールのそれぞれは受信した信号に基づいて制御対象の制御を行う(特許文献1)。 For example, in temperature control of hot press molding of carbon fiber reinforced plastics used in the exterior walls of aircraft fuselages, a master module is connected to one or more slave modules to control the heat source of multiple heating points on the target workpiece. The master module receives control conditions for controlling the temperature of the multiple heating points to be controlled from a higher-level control device such as a PC or PLC (programmable logic controller), and transmits control signals (target temperature, manipulated variable, etc.) to multiple slave modules connected to it based on the received control conditions. Each of the slave modules that receives these signals then controls the control target based on the received signal (Patent Document 1).
図9のシステム例に示すような複数ポイントの物理量(温度)制御においては、従来は制御の基準点を定めて制御していた。従来のマスターモジュールとシリアル通信経路(以下、シリアルバスと表記する場合がある)で接続されたスレーブモジュール間の一連の動きの例を、図15を用いて説明する。電源投入後、マスターモジュールは自機に接続されたスレーブモジュールを検索するために、スレーブIDをつけた返信促進情報を出力する。スレーブモジュールは自機宛の信号であれば応答する。所定時間まで待って応答なければスレーブIDを一つ増やして返信情報を出力するといった方法でスレーブモジュールを検索する(図15中の「スレーブ検索))。スレーブ検索完了後、マスターモジュールは自機に接続された物理量測定部の測定結果に基づいて制御目標情報を設定し、検索したスレーブモジュールに対して1機ずつ制御目標情報を出力する。自機宛の制御目標情報を受信したスレーブモジュールは測定結果を応答として返信する。スレーブモジュールは制御目標情報を受信してから所定の時間経過後に、制御目標情報に従って制御を開始する。 In the conventional system shown in FIG. 9, a reference point for control was set for controlling a physical quantity (temperature) at multiple points. A conventional example of a series of operations between a master module and a slave module connected by a serial communication path (hereinafter sometimes referred to as a serial bus) is described with reference to FIG. 15. After power is turned on, the master module outputs reply prompting information with a slave ID to search for a slave module connected to the master module. The slave module responds if the signal is addressed to the master module. The slave module searches for a slave module by waiting for a predetermined time and if there is no response, incrementing the slave ID by one and outputting reply information ("slave search" in FIG. 15). After completing the slave search, the master module sets control target information based on the measurement results of the physical quantity measurement unit connected to the master module, and outputs the control target information to the searched slave modules one by one. The slave module that receives the control target information addressed to the master module responds with the measurement results as a response. The slave module starts control according to the control target information after a predetermined time has elapsed since receiving the control target information.
図13を用いて、特定のポイントを初期の物理量の基準点とした場合の制御に関して説明する。図13は加工部材の温度を温度プロファイルに沿って制御することが重要な昇温過程の例であり、図中に温度プロファイルと加工部材中3点の初期温度を示す。特定のポイント、例えばマスターモジュールが自身で担当するポイントのうちの一つのポイントを基準点とした場合、基準点の温度(物理量)はPV1である。しかしスレーブモジュールを含めた全ポイントの中にはPV1よりも低い温度のポイントが存在する可能性がある。図13での温度PV2、PV3を示すスレーブモジュールが担当するポイントである。マスターモジュールはPV1を基準とし制御目標情報を設定する。図13の例では、制御目標情報は温度プロファイル上の、全ポイントが目指す温度目標である。PV1を基準として設定した制御目標情報は、例えばPV1より高い(温度プロファイル上の)温度である。温度プロファイル中のPV1の地点をスタート地点として制御(PID制御等)を開始する。温度PV2やPV3を示したポイントはPV1より低いところからスタートしPID制御等を行う。初期温度がPV2やPV3を示していたポイントは制御目標情報から外れている時間が長く、制御目標情報にそろうまでに時間を要する。特に上例のように航空機の機体外壁などの大きな加工部材を加工するために加工装置が大型化したり、材料技術の進歩に伴う物理量制御が高度化したりすることにより、物理量制御の基準点をマスターモジュールの担当するポイントに限定するのではなく、任意のポイントを基準点としたいという要望が出てきた。 Using FIG. 13, we will explain the control when a specific point is set as the reference point of the initial physical quantity. FIG. 13 is an example of a temperature rise process in which it is important to control the temperature of the processed material according to a temperature profile, and the figure shows the temperature profile and the initial temperatures of three points on the processed material. When a specific point, for example one of the points that the master module is responsible for, is set as the reference point, the temperature (physical quantity) of the reference point is PV1. However, there is a possibility that there are points with a lower temperature than PV1 among all points including the slave module. These are the points that the slave modules that show temperatures PV2 and PV3 in FIG. 13 are responsible for. The master module sets the control target information based on PV1. In the example of FIG. 13, the control target information is the temperature target that all points aim for on the temperature profile. The control target information set based on PV1 is, for example, a temperature (on the temperature profile) higher than PV1. Control (PID control, etc.) is started with the point PV1 in the temperature profile as the starting point. The points showing temperatures PV2 and PV3 start from a point lower than PV1 and perform PID control, etc. Points where the initial temperature indicated PV2 or PV3 have been out of the control target information for a long time, and it takes time for them to match the control target information. In particular, as in the above example, processing equipment has become larger to process large workpieces such as the exterior walls of aircraft fuselages, and physical quantity control has become more advanced with advances in material technology, leading to a demand to set the reference point for physical quantity control at an arbitrary point, rather than limiting it to the point handled by the master module.
本発明では、マスターモジュールと一以上のスレーブモジュールからなるシステムが複数ポイントの物理量の制御を開始するために、マスターモジュールがスレーブモジュールに送付する制御開始時の制御目標情報を決めるとき、スレーブモジュールの管理下にある複数ポイントの物理量の測定結果を得て、前記測定結果に基づいて制御目標情報を決める。マスターモジュールから出力された前記制御目標情報を受信したスレーブモジュールは、マスターモジュールからの制御開始命令情報を受信後、自機の制御対象物の物理量制御を開始する。対象物の物理量を制御して制御目標情報へ各ポイントの測定結果を近づけるための効率的な時間管理ができるプログラム運転制御を行う複数ポイント物理量制御システムを提供することを目的とする。 In the present invention, when the master module determines the control target information to be sent to the slave module at the start of control in order for the system consisting of a master module and one or more slave modules to start controlling physical quantities at multiple points, the master module obtains measurement results of the physical quantities at multiple points under the management of the slave module and determines the control target information based on the measurement results. The slave module receives the control target information output from the master module, and after receiving control start command information from the master module, starts controlling the physical quantities of its own controlled object. The object is to provide a multiple-point physical quantity control system that performs program operation control with efficient time management to control the physical quantities of the object and bring the measurement results of each point closer to the control target information.
上記のような課題を解決するために本発明では、
第一の発明として、
マスターモジュールと、これと連携し、制御対象物の物理量制御器である一以上のスレーブモジュールと、からなる複数ポイント物理量制御システムであって、
マスターモジュールは、
起動命令受付部(AA)と、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力部(AB)と、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信部(AC)と、
受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力部(AD)と、を有し、
スレーブモジュールは、
起動命令受付部(BA)と、
自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持部(BB)と、
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定部(BD)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力部(BE)と、
マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信部(BF)と、
返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力部(BG)と、
制御目標情報を受信する制御目標情報受信部(BH)と、
前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持部(BJ)と、
制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力部(BE)に出力させる出力命令部(BM)と、
を有するように構成された複数ポイント物理量制御システム、を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
As a first invention,
A multi-point physical quantity control system comprising a master module and one or more slave modules which cooperate with the master module and are physical quantity controllers of a controlled object,
The master module is
An activation command receiving unit (AA);
a reply prompting information output unit (AB) for outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output unit (AB) when a start command is received;
a reply receiving unit (AC) for receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of a control target object that each slave module is responsible for, and a slave ID that uniquely identifies the slave module;
a control target information output unit (AD) for outputting control target information, which is information for determining a physical quantity control target for each slave module based on the measurement result included in the received reply, and control start command information, which is information indicating a command for each slave module to start control of its own control target,
The slave module is
A start command receiving unit (BA),
a slave ID holding unit (BB) for holding a slave ID that uniquely identifies itself;
A physical quantity measuring unit (BD) for measuring a physical quantity at a measurement point of a control object;
a physical quantity control information output unit (BE) that outputs physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of a control target object based on control target information;
a reply prompting information receiving unit (BF) for receiving reply prompting information from the master module;
a reply output unit (BG) that outputs a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a control object that is in charge of the reply output unit (BG) when reply prompting information is received, and a slave ID;
A control target information receiving unit (BH) for receiving control target information;
A control target information storage unit (BJ) for storing the control target information;
an output command unit (BM) for causing a physical quantity control information output unit (BE) to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received;
The present invention provides a multi-point physical quantity control system configured to have:
さらに第二の発明として、第一の発明を基礎として、
マスターモジュールがスレーブモジュールへ出力する制御目標情報が、すべてのスレーブモジュールに対して同一である複数ポイント物理量制御システムを提供する。
Furthermore, as a second invention, based on the first invention,
A multi-point physical quantity control system is provided in which the control target information output from the master module to the slave modules is the same for all slave modules.
さらに第三の発明として、第一又は第二の発明のいずれかを基礎として、
マスターモジュールも
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定部(AE)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力部(AF)と、を有する複数ポイント物理量制御システム、を提供する。
Furthermore, as a third invention, based on either the first or second invention,
The master module also has a physical quantity measurement section (AE) that measures the physical quantity of the measurement point of the controlled object,
A multi-point physical quantity control system is provided, which has a physical quantity control information output unit (AF) that outputs physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of a controlled object based on control target information.
さらに、上記本発明の複数ポイント物理量制御システムに対応した計算機である複数ポイント物理量制御システムのマスターモジュールとスレーブモジュールそれぞれの動作方法を提供する。 Furthermore, the present invention provides a method for operating the master module and the slave module of a multi-point physical quantity control system, which is a computer corresponding to the multi-point physical quantity control system of the present invention.
さらに、上記本発明の複数ポイント物理量制御システムに対応した、計算機である複数ポイント物理量制御システムのマスターモジュールとスレーブモジュールそれぞれに読み込み可能な動作プログラムも提供する。またそれぞれの動作プログラムは記録媒体に記録されたものであってもよい。 Furthermore, we also provide an operating program that can be read into each of the master module and slave module of the multi-point physical quantity control system, which is a computer, corresponding to the multi-point physical quantity control system of the present invention. Each operating program may also be recorded on a recording medium.
本発明では、マスターモジュールと一以上のスレーブモジュールからなるシステムが複数ポイントの物理量の制御を開始するために、マスターモジュールがスレーブモジュールに制御目標情報を出力するとき、スレーブモジュールの制御対象物の物理量の測定結果に基づいた制御目標情報を出力する。マスターモジュールから出力された前記制御目標情報を受信したスレーブモジュールは、マスターモジュールから送信された制御開始命令情報受信後、該スレーブモジュールは制御を開始する。制御目標情報と同時に制御開始命令情報が送信されれば、受信後に、直ちに制御開始できる。各スレーブモジュールが制御目標情報を受信後に対象物の物理量を制御するため、物理量の制御を開始するまでの時間管理を効率的に行うことができる。 In the present invention, when a system consisting of a master module and one or more slave modules outputs control target information to a slave module in order to start controlling physical quantities at multiple points, the master module outputs control target information based on the measurement results of the physical quantities of the object to be controlled by the slave module. The slave module that receives the control target information output from the master module starts control after receiving control start command information transmitted from the master module. If the control start command information is transmitted simultaneously with the control target information, control can start immediately after reception. Since each slave module controls the physical quantities of the object after receiving the control target information, time management until control of the physical quantities starts can be performed efficiently.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention should not be limited to these embodiments, and may be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention.
<実施形態1>主に請求項1
<複数ポイント物理量制御システムを含む制御システム概要>
<
<Overview of control system including multi-point physical quantity control system>
図9は複数ポイント物理量制御システムを含む制御システムの一例として、加熱炉内で加工部材に対し、ヒータを用いた加熱加工を施す加工例を示す概略図である。図9を用いて、本発明複数ポイント物理量制御システムを含む制御システムが制御する物理量の一例として温度を制御する場合について説明する。なお物理量の他の例としては、温度以外にも、圧力、流量(液体、気体、粉体など)、電圧、電流、磁束、磁界、電荷、電界、電気容量、電子線の加速電圧、光の照射量、紫外線照射量、放射線照射量、水溶液の濃度、波長、周波数(又は振動数)などがある。 Figure 9 is a schematic diagram showing an example of a processing example in which a workpiece is heated in a heating furnace using a heater, as an example of a control system including a multiple-point physical quantity control system. Using Figure 9, a case in which temperature is controlled as an example of a physical quantity controlled by a control system including the multiple-point physical quantity control system of the present invention will be described. Note that other examples of physical quantities include pressure, flow rate (liquid, gas, powder, etc.), voltage, current, magnetic flux, magnetic field, charge, electric field, capacitance, accelerating voltage of an electron beam, light exposure, ultraviolet exposure, radiation exposure, concentration of an aqueous solution, wavelength, frequency (or vibration frequency), etc.
図9では、加工部材(0908)を加熱炉(0909)内に入れ、スレーブモジュールに接続された複数のヒータ(0906)で、制御対象物である加工部材(0908)を加熱し、加工部材(0908)の各部位の温度を物理量の例として、スレーブモジュールに接続された複数の温度計(0907)で測定する。図9の例ではスレーブモジュールには4つの温度計が接続され、4つのヒータの出力を制御している。温度計は、熱電対の起電力による電圧や、測温抵抗体やサーミスタを用いた定電流時の電圧などを測定し、換算することで温度を得る。ヒータの制御はスレーブモジュールから出力される制御用信号(例えば4~20mA程度の電流、DC12V程度の電圧パルスなど)を、図9には図示していないがスレーブモジュールとヒータ間に設置されたサイリスタレギュレータやソリッドステートリレーなどに出力し、スレーブモジュールからの出力電流を受けてヒータへの供給交流電圧の半サイクルごとに電圧出力量を変化させるサイリスタレギュレータを用いた位相制御や、ソリッドステートリレーを介してヒータをオンオフすることで加熱量を制御することなどを行う。図9は、測定して得られた物理量である温度が所定の温度範囲にあるか判断し、ヒータ(0906)の出力を制御する制御システムの例である。本発明の複数ポイント物理量制御システムは、図9に示す加熱加工の例に限定されず、その他様々な物理量の制御を行う様々な態様の制御システムに使用できる。 In Figure 9, the processed part (0908) is placed in a heating furnace (0909), and the processed part (0908), which is the object to be controlled, is heated by multiple heaters (0906) connected to the slave module, and the temperature of each part of the processed part (0908) is measured as an example of a physical quantity by multiple thermometers (0907) connected to the slave module. In the example of Figure 9, four thermometers are connected to the slave module, and the output of the four heaters is controlled. The thermometers measure the voltage due to the electromotive force of a thermocouple, or the voltage at a constant current using a resistance thermometer or thermistor, and obtain the temperature by converting it. The heater is controlled by outputting a control signal (e.g., a current of about 4 to 20 mA, a voltage pulse of about DC 12 V, etc.) output from the slave module to a thyristor regulator or solid state relay (not shown in FIG. 9) installed between the slave module and the heater, and controlling the amount of heat by phase control using a thyristor regulator that receives the output current from the slave module and changes the voltage output amount for each half cycle of the AC voltage supplied to the heater, or by turning the heater on and off via a solid state relay. FIG. 9 is an example of a control system that determines whether the temperature, which is a physical quantity obtained by measurement, is within a predetermined temperature range and controls the output of the heater (0906). The multi-point physical quantity control system of the present invention is not limited to the heating processing example shown in FIG. 9, and can be used in various types of control systems that control various other physical quantities.
図9の例ではマスターモジュール(0902)は自機とシリアル通信経路(RS-485)で接続された一以上のスレーブモジュールを担当することができる。シリアル通信のRS-485規格では1経路に接続できる機器の上限は32台である。そのため上位制御機器とマスターモジュールが接続されているシリアル通信経路に接続できるスレーブモジュールの最大数は30台(記録計など他の機器が接続されていない場合)である。スレーブモジュールは複数のヒータなどの物理量制御手段を制御し、複数の温度計などの物理量測定部からの測定値を受信する。マスターモジュールが一部のヒータと温度計の制御を担当し、制御目標情報の設定時にスレーブモジュールの測定結果とマスターモジュールの管理するポイントの測定結果を合わせた測定結果に基づいて、マスターモジュールが制御目標情報を設定するように構成することもできる(図10)。 In the example of Figure 9, the master module (0902) can be responsible for one or more slave modules connected to itself via a serial communication path (RS-485). In the RS-485 serial communication standard, the upper limit of devices that can be connected to one path is 32. Therefore, the maximum number of slave modules that can be connected to a serial communication path to which a higher-level control device and the master module are connected is 30 (when no other devices such as recorders are connected). The slave module controls physical quantity control means such as multiple heaters, and receives measured values from physical quantity measurement units such as multiple thermometers. It is also possible to configure the master module to be responsible for controlling some of the heaters and thermometers, and to set control target information based on the combined measurement results of the slave modules and the points managed by the master module when setting control target information (Figure 10).
マスターモジュール(0902)に対し、PCやPLC等である上位制御機器(0901)からLAN回線(イーサネット)やシリアル通信経路(シリアルバス)を介して、各種設定や起動命令や稼働状況の問合せなどが送信される。逆にマスターモジュール(0902)から上位制御機器(0901)へ、制御対象物(加工部材(0908))の各ポイントの物理量(温度)の測定結果や、マスターモジュールやスレーブモジュールの状況を示す情報(各スレーブモジュールが出力している物理量制御情報など)を送信する。マスターモジュールがLAN回線(イーサネット)に接続され、前記LAN回線がファイアウォールなどを備えた接続機器を介して公衆インターネット回線に接続され、上位制御機器が前記公衆インターネット回線に接続されている場合には、マスターモジュールが設置される製造装置近傍などとは離れた、例えば工場敷地内の事務室や管理室、または製造現場敷地外の自宅でテレワーク中のPCから上記の通信を行うことができる。 Various settings, start-up commands, inquiries about operation status, etc. are sent from a higher-level control device (0901) such as a PC or PLC to the master module (0902) via a LAN line (Ethernet) or a serial communication path (serial bus). Conversely, the master module (0902) sends to the higher-level control device (0901) the measurement results of the physical quantity (temperature) of each point of the controlled object (processed member (0908)) and information indicating the status of the master module and slave module (such as physical quantity control information output by each slave module). When the master module is connected to a LAN line (Ethernet), the LAN line is connected to a public Internet line via a connection device equipped with a firewall, etc., and the higher-level control device is connected to the public Internet line, the above communication can be performed from a PC working remotely from, for example, an office or management office on the factory premises, or a home outside the manufacturing site, which is away from the vicinity of the manufacturing equipment where the master module is installed.
<物理量制御例:物理量 温度:加熱加工の例>
図9の加熱加工の例に関し引き続き説明する。図16を用いて、電源投入からの一連の動作の概要を説明する。
<Example of physical quantity control: Physical quantity Temperature: Example of heating process>
The example of the heating process in Fig. 9 will be described below. A series of operations from power-on will be outlined with reference to Fig. 16.
<電源投入>図16の上段の「起動」
マスターモジュールと複数のスレーブモジュールは製造現場の加工装置の制御盤の一部に設置されている場合、制御盤の主電源スイッチをオンすることにより、一斉にマスターモジュールと複数のスレーブモジュールの電源がオンとなる。
<Power on>"Start" in the top row of Figure 16
When the master module and multiple slave modules are installed as part of a control panel for processing equipment at a manufacturing site, turning on the main power switch of the control panel will simultaneously turn on the power to the master module and multiple slave modules.
<スレーブモジュールの検索:マスターモジュールから返信促進情報の出力>
<図16 スレーブ検索>
図9に示す、スレーブモジュール1(0903)からスレーブモジュールn(0905)は電源オンとなった後に計時測定を開始し、起動後にマスターモジュールからの通信を待つ起動後待機時間(例5s、適宜設定できる)経過しても、マスターモジュールからの通信が受信できない場合はスタンドアローンモードにて動作を開始する。マスターモジュール(0902)は起動後、計時測定を開始する。起動後ただちに、自機に接続されたスレーブモジュールを検索するために、返信を促すための通信となる返信促進情報を、シリアル通信経路(シリアルバス)を通じてスレーブIDを指定して出力する。マスターモジュールも、後記する制御目標情報のスレーブモジュールへの出力開始までの起動後待機時間(例5s、適宜設定できる)を持つ。なおマスターモジュールは起動後待機時間内に前記のスレーブ検索を行う。起動後待機時間は、返信促進情報を出力する通信間隔、応答があるか待つ時間(タイムアウト)時間と、接続機器数から適宜決定できる。
<Searching for slave modules: Output of reply prompt information from master module>
<Figure 16 Slave search>
As shown in FIG. 9, slave module 1 (0903) to slave module n (0905) start measuring time after being powered on, and if no communication from the master module is received after the start-up standby time (e.g., 5 seconds, which can be set as appropriate) has elapsed, during which the slave module waits for communication from the master module after startup, the slave module starts operating in standalone mode. The master module (0902) starts measuring time after startup. Immediately after startup, in order to search for the slave module connected to the master module, reply prompting information, which is a communication for prompting a reply, is output by specifying the slave ID through the serial communication path (serial bus). The master module also has a post-startup standby time (e.g., 5 seconds, which can be set as appropriate) until it starts outputting the control target information to the slave module, which will be described later. The master module performs the slave search during the post-startup standby time. The post-startup standby time can be determined as appropriate based on the communication interval for outputting reply prompting information, the time to wait for a response (timeout), and the number of connected devices.
図16に示すマスターモジュールのスレーブ検索では、マスターモジュールの機器管理番号1の次の2をスレーブIDとして含めた返信促進情報を、まず送信する。スレーブIDが2のスレーブモジュールが接続されている場合は、自機宛の返信促進情報であるため受信し応答し、マスターモジュールの命令を受けて動作するモードであるスレーブモードに移行する。スレーブモジュールは、自機宛ではない(自機のスレーブIDを含まない)返信促進情報であれば受信するが応答しない。応答はしないが、他機宛の返信促進情報であってもマスターモジュールからの通信であることは明らかなため、待機中に他機宛の返信促進情報を受信したスレーブモジュールはスレーブモードへ移行する。
In the master module slave search shown in FIG. 16, reply prompting information is first sent, which includes the slave ID, 2, which is the number following the master module's
マスターモジュールは、一定時間(例100ms、適宜設定できる)待っても、送信したスレーブIDに対応するスレーブモジュールからの応答の返信がなければ、そのスレーブIDに該当するスレーブモジュールは接続されていないと判断する。そしてスレーブIDを1増やして返信促進情報を出力する。シリアル通信経路(シリアルバス)の種類によって接続できる最大接続数(例:RS-485では最大32台接続。上位制御機器や記録計等他の機器も含む台数)まで、スレーブIDを一つずつ増やしながら順に返信促進情報を出力する。応答の返信があったスレーブIDの番号を保持するように構成することが好ましい。返信促進情報を送信し応答があったスレーブモジュールのスレーブIDを保持しない場合は、スレーブモジュールに送信するときには必ずスレーブIDを2から最大接続数まで順次増やしながらすべて送信するように構成することもできる。または、マスターモジュールに接続予定のスレーブモジュールのスレーブIDを登録しておき、初期登録されているスレーブIDに対して順に返信促進情報を送信していくようにしてもよい。応答があったスレーブIDを残し、応答がなかったスレーブIDの登録を消すように構成することもできる。 If the master module waits for a certain period of time (e.g. 100 ms, can be set appropriately) and there is no response from the slave module corresponding to the transmitted slave ID, it determines that the slave module corresponding to that slave ID is not connected. Then, it increments the slave ID by 1 and outputs reply prompting information. It outputs reply prompting information in sequence while incrementing the slave ID by one up to the maximum number of connections that can be connected depending on the type of serial communication path (serial bus) (e.g. RS-485 can connect up to 32 units, including other devices such as higher-level control devices and recorders). It is preferable to configure it to retain the number of the slave ID that has returned a response. If reply prompting information is sent and the slave ID of the slave module that has responded is not retained, it can also be configured to transmit all slave IDs while increasing them in sequence from 2 to the maximum number of connections when transmitting to the slave module. Alternatively, the slave IDs of the slave modules to be connected may be registered in the master module, and reply prompting information may be transmitted in sequence to the initially registered slave IDs. It can also be configured to leave the slave IDs that have responded and erase the registration of the slave IDs that have not responded.
<スレーブモジュールの検索:スレーブモジュールの対応>
マスターモジュール(0902)から、起動後待機時間内に自機宛又は他機宛の返信促進情報を受信したスレーブモジュールは、スレーブモードに移行する。マスターモジュールが接続されていなかったなどのように自機宛又は他機宛の返信促進情報を受信できなかった場合、起動後待機時間経過後、各スレーブモジュールはスタンドアローンで動作を開始する。スタンドアローンで動作開始後に、マスターモジュールが接続された場合、スタンドアローンのまま動作してもよいし、マスターモジュールからの返信促進情報を受けてスレーブモードに移行するように構成することもできる。
<Searching for slave modules: Slave module compatibility>
A slave module that receives reply prompting information addressed to itself or another device from the master module (0902) within the waiting time after startup transitions to slave mode. If reply prompting information addressed to itself or another device cannot be received, for example because the master module is not connected, each slave module starts operating in standalone mode after the waiting time after startup has elapsed. If the master module is connected after starting standalone operation, the slave module may continue to operate in standalone mode, or may be configured to transition to slave mode upon receiving reply prompting information from the master module.
スレーブモジュールはマスターモジュール(0902)からの自機宛の返信促進情報を受信したら、自機を一意に特定するスレーブIDと、自機が担当する制御対象物の物理量(図13では温度計の測定結果である温度)をマスターモジュール(0902)への応答としてシリアル通信経路(シリアルバス)を通じて返信する。物理量測定結果の取り込みをまだ開始していない場合は、空データまたは適当な値を測定結果として返信する。マスターモジュールでは、起動から前記起動後待機時間内は、返信促進情報の応答に付けられた測定結果は偽情報として使用しないようにする。マスターモジュール(0902)とスレーブモジュール間の通信は上述のようにModbus RTUプロトコルのRS-485などのシリアル通信経路(シリアルバス)を使う。Modbus RTUプロトコルが準じている電気的仕様であるRS-485では、最大伝送距離での通信速度は100kbps程度である。ModbusはModicon社が1979年、同社のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)向けに策定したシリアル通信プロトコルであり、産業界におけるデ・ファクト標準の通信プロトコルとなり、現在では産業用電子機器を接続する最も一般的手段となっている。 When the slave module receives reply prompting information from the master module (0902), it replies to the master module (0902) with a slave ID that uniquely identifies itself and the physical quantity of the object it is responsible for controlling (the temperature measured by the thermometer in FIG. 13) as a response through a serial communication path (serial bus). If the import of the physical quantity measurement results has not yet started, null data or an appropriate value is returned as the measurement result. The master module does not use the measurement result attached to the reply prompting information as false information during the post-startup wait time from startup. As described above, communication between the master module (0902) and the slave module uses a serial communication path (serial bus) such as RS-485 of the Modbus RTU protocol. With RS-485, which is the electrical specification to which the Modbus RTU protocol conforms, the communication speed at the maximum transmission distance is approximately 100 kbps. Modbus is a serial communications protocol developed by Modicon in 1979 for its programmable logic controllers (PLCs). It has become the de facto standard communications protocol in the industrial world and is currently the most common means of connecting industrial electronic devices.
マスターモジュールから出力される返信促進情報は周期的に継続して出力されるように構成すると、制御開始後にスレーブモジュールが追加接続された場合(接続されていた機が後から追加起動された場合も含む)に、マスターモジュールの制御下へ追加できるため好ましい。返信促進情報の出力周期は、スレーブモジュールの起動後待機時間内に少なくとも1回、好ましくは4、5回などの複数回返信促進情報を受信できるような周期(例1s、この時間には限定されない)とすることが好ましい。マスターモジュールとスレーブモジュール、又はスレーブモジュールとスレーブモジュールの間にシリアル通信経路を複数備えている場合には、物理量測定結果などのようにリアルタイム性が必要な通信とは別のシリアル通信経路を用いて返信促進情報を出力するように構成することができる。もしマスターモジュールが接続されていないシリアル通信経路にスレーブモジュールが追加された場合には、起動待機時間経過後にスタンドアローンで動作を開始する。 It is preferable to configure the master module to output reply prompting information periodically and continuously, because if a slave module is connected after control has started (including when a previously connected device is started up later), it can be added under the control of the master module. The reply prompting information output period is preferably set to a period (e.g., 1 s, but not limited to this period) that allows the reply prompting information to be received at least once, preferably multiple times such as 4 or 5 times, within the waiting time after the slave module is started up. If there are multiple serial communication paths between the master module and the slave module, or between the slave modules, the reply prompting information can be configured to be output using a serial communication path other than the communication that requires real-time performance, such as physical quantity measurement results. If a slave module is added to a serial communication path to which the master module is not connected, it will start operating standalone after the startup waiting time has elapsed.
<物理量測定結果の取集>図16中段「PV測定開始」
図16中の「PV測定開始」の記載にあるPV(Process Variable)はスレーブモジュールに接続された例えば熱電対(センサー)の起電力から温度(物理量)を得るようにセンサーからの入力信号から得た値(測定結果)を指す。
各スレーブモジュール(マスターモジュール自身も物理量測定部を備えている場合はマスターモジュールも)は、起動(電源投入)してから起動後待機時間経過後、物理量測定を開始する。マスターモジュールは、スレーブモジュール検索にて検索されたスレーブIDに基づいて、初期的に保持している制御目標情報を仮に各スレーブモジュールへ出力する。応答として各スレーブモジュールが返信する物理量の測定結果の収集が目的である。各スレーブモジュールが物理量測定開始した後に、別のスレーブモジュールが追加接続され起動した場合には、起動待機時間経過後(例5s)上記と同様に、スレーブモード又はスタンドアローンのどちらで動作開始しても物理量測定を開始する。
<Collection of physical quantity measurement results> Figure 16, middle section: "PV measurement started"
The PV (Process Variable) in the description of "PV measurement start" in FIG. 16 refers to a value (measurement result) obtained from an input signal from a sensor such as obtaining a temperature (physical quantity) from the electromotive force of a thermocouple (sensor) connected to the slave module.
Each slave module (and the master module if it itself has a physical quantity measurement unit) starts measuring physical quantities after a post-startup standby time has elapsed after startup (power-on). The master module provisionally outputs initially held control target information to each slave module based on the slave ID found in the slave module search. The purpose is to collect the physical quantity measurement results returned by each slave module as a response. If another slave module is additionally connected and started after each slave module has started measuring physical quantities, the physical quantity measurement starts after the startup standby time has elapsed (e.g. 5 s) in the same manner as above, regardless of whether the operation is started in slave mode or standalone mode.
<物理量制御目標情報の設定と出力、制御開始命令情報の出力 マスターモジュール>
<図16 マスターモジュール SV確定 制御開始>
各スレーブモジュールが起動後待機時間経過後に物理量の測定を開始してから、マスターモジュール(0902)は各スレーブモジュールへ初期的に保持している制御目標情報を出力し、応答として複数の制御ポイントの物理量(温度)データを得るのに十分な時間(例100ms)待った後で、スレーブモジュールから返信された各ポイントの物理量(温度)データに基づいて、物理量制御(温度制御)のための制御目標情報(図9の例では設定目標温度)を設定し、スレーブモジュールへシリアル通信経路(シリアルバス)を通じて、制御開始命令情報と共に出力する。図9のシステム例では、各スレーブモジュールは4つの温度計(各温度計の測定結果取得チャンネルをCH1~CH4と表記する)と、4つのヒータ制御用の出力を管理している。
<Master module for setting and outputting physical quantity control target information, and outputting control start command information>
<Figure 16 Master module SV determination Control start>
After each slave module starts measuring the physical quantity after the waiting time after startup, the master module (0902) outputs the control target information initially held to each slave module, and after waiting a sufficient time (e.g., 100 ms) to obtain physical quantity (temperature) data of a plurality of control points as a response, sets control target information (set target temperature in the example of FIG. 9) for physical quantity control (temperature control) based on the physical quantity (temperature) data of each point returned from the slave module, and outputs it to the slave module via a serial communication path (serial bus) together with control start command information. In the system example of FIG. 9, each slave module manages four thermometers (the measurement result acquisition channels of each thermometer are denoted as CH1 to CH4) and outputs for four heater control.
各ポイントの物理量に基づいて初期の制御目標情報を設定する方法はいくつか考えられる。予め設けた複数の物理量測定ポイントの内、重要ポイントを制御対象物(加工部材)ごとに決めて基準点として用いる方法、全物理量測定ポイントのうちの複数点(全点を対象としてもよい)の中の最大物理量、最小物理量、平均物理量のいずれかを基準として用いる方法などである。以下では高温で一定時間保持するために、昇温、一定温度維持、降温といった温度プロファイルを経る加熱加工であって、温度プロファイルに沿った制御が重要となる加工のため、最低温度を示したポイントを基準点とする例を説明する。冷却加工などであれば初期の最高温度を示すポイントが基準点として適するなど、制御対象物や制御する物理量によって基準点は適宜変わるため、以下の最低温度を基準とする例には、基準点の取り方は限定されない。 There are several possible methods for setting initial control target information based on the physical quantity at each point. For example, important points are determined for each controlled object (processed part) from among multiple predefined physical quantity measurement points and used as the reference point, or the maximum, minimum, or average physical quantity among multiple points (or all points) of all physical quantity measurement points are used as the reference. In the following, an example is described in which the point showing the lowest temperature is used as the reference point for a heating process that goes through a temperature profile of heating, maintaining a constant temperature, and cooling in order to maintain a high temperature for a certain period of time, and control according to the temperature profile is important. In cooling processing, for example, the point showing the initial maximum temperature is suitable as the reference point, and the reference point varies depending on the controlled object and the physical quantity to be controlled, so there is no limit to how the reference point is taken in the following example in which the minimum temperature is used as the reference point.
図11には、n台あるうちのスレーブモジュール1~3のCH1~4の初期の温度分布を示す。図11には示していないが、スレーブモジュール4からスレーブモジュールnの初期の温度は、図11の温度T22よりも高いものとして説明する。図11では最低温度はスレーブモジュール2のCH2の温度T22である。図12aのような昇温、温度維持、降温の温度プロファイルを経る加熱加工を行おうとしている。複数の測定ポイントからの測定結果(温度)では、スレーブモジュール2のCH2の温度T22が制御対象物(加工部材)の中の最低温度である。従来のように他の固定基準ポイント(T22より初期温度が高いポイント)を基準として加工の為に制御を開始すると、図13を例に上述したように、スレーブモジュール2のCH2のポイントが温度プロファイルに沿った制御になるまで時間を要する。測定結果内の最低温度T22を基準とした場合、図12bに示す温度プロファイル中のT22の温度である0:12時点から制御を開始する(0:12時点、温度T22が制御開始の新0:00点となる、図中()で示す横軸時間)。0:12の時間分、加工時間を短縮できる。さらに図14に示すように、初期の最低温度(PV3)を基準点とすると、温度プロファイルへの各ポイント(初期の温度PV1、PV2、PV3を示すポイント)の温度収束も早くなる。そのため、図11、図12の例でも初期最低温度T22を基準としたほうが早く温度プロファイルに沿った制御とすることができると考えられる。
Figure 11 shows the initial temperature distribution of CH1 to CH4 of
図13、図14について説明を追加する。図13に基準となる物理量(温度)測定ポイントが決まった点だった、従来の加熱加工時の別の温度プロファイルを示す。図13の例では、温度PV1の値が基準ポイントの温度であり、PV1より低い温度PV2やPV3のポイントが別途存在している。温度PV1を基準として制御目標情報(SV)を決めた場合、図13下のグラフのように、温度プロファイル中の温度PV1となるところをスタート地点として制御開始する。PV1は温度プロファイルにほぼ沿った温度変化となるが、PV1より低い温度であるPV2やPV3では、温度プロファイルに近づけようとに強く加熱し大きくオーバシュートしたあとで温度プロファイルに近い温度となるために、時間を要する。 Additional explanations for Figures 13 and 14. Figure 13 shows another temperature profile during conventional heating processing, where the reference physical quantity (temperature) measurement point was a fixed point. In the example of Figure 13, the temperature PV1 value is the temperature of the reference point, and there are other points of temperature PV2 and PV3 lower than PV1. When the control target information (SV) is determined based on temperature PV1, control begins with temperature PV1 in the temperature profile as the starting point, as shown in the graph at the bottom of Figure 13. PV1 changes in temperature almost in line with the temperature profile, but PV2 and PV3, which are temperatures lower than PV1, take time to reach a temperature close to the temperature profile after being strongly heated and overshooting significantly in an attempt to approach the temperature profile.
本発明でのように、スレーブモジュールを含めシステム全体で測定可能な物理量の測定結果全てから制御目標情報を決定できる場合について、図14の例で説明する。図14の上のグラフに示す温度プロファイルは、図13の上のグラフの温度プロファイルと同じである。制御目標情報(SV)を決めるのにあたり、一番温度が低いPV3の値を基準として、使用する。温度プロファイル上で温度PV3となる地点をスタート地点として、制御開始する。PV3よりも温度が高いPV1やPV2を示したポイントではヒータ出力を絞る(冷却器があれば冷却する)又は加熱しない等しながら温度プロファイル上の温度と近くなるまではずれているが、温度プロファイルに達して以降はほぼ沿った制御となる。本発明での制御の方が従来よりも温度プロファイルに沿った制御ができる。 The case where control target information can be determined from all the measurement results of physical quantities that can be measured in the entire system including the slave module, as in the present invention, is explained with the example of FIG. 14. The temperature profile shown in the upper graph of FIG. 14 is the same as the temperature profile in the upper graph of FIG. 13. When determining the control target information (SV), the value of PV3, which is the lowest temperature, is used as the standard. Control is started from the point where the temperature PV3 is reached on the temperature profile. At the points showing PV1 or PV2, which are higher than PV3, the heater output is reduced (cooled if a cooler is present) or heating is not performed until the temperature approaches the temperature on the temperature profile, but once the temperature profile is reached, the control is almost in line with the temperature profile. The control in the present invention can control in line with the temperature profile more than conventional control.
マスターモジュールからスレーブモジュールへ出力される制御目標情報は、スレーブモジュールごとに異なってもよいし、後記実施例のように同一でもよい。同じ制御目標情報を全スレーブモジュールに出力する場合には、各スレーブモジュールの制御目標情報保持部に、制御目標情報を各スレーブモジュールの担当する物理量測定手段や物理量制御手段の補正情報に基づいて補正するための情報である制御目標情報補正情報を保持する制御目標情報補正情報保持手段と、前記制御目標補正情報に基づいてマスターモジュールから出力された制御目標情報を補正する制御目標情報補正手段とを備えると、各スレーブモジュールが管理する物理量測定器や、物理量制御手段のばらつきなどを補正するために、制御目標情報を補正することができる。 The control target information output from the master module to the slave modules may be different for each slave module, or may be the same as in the embodiment described below. When the same control target information is output to all slave modules, the control target information holding unit of each slave module is provided with a control target information correction information holding means for holding control target information correction information, which is information for correcting the control target information based on the correction information of the physical quantity measuring means and physical quantity control means managed by each slave module, and a control target information correction means for correcting the control target information output from the master module based on the control target correction information. In this way, the control target information can be corrected to correct the variations in the physical quantity measuring means and physical quantity control means managed by each slave module.
制御目標情報は、温度プロファイルの形で一括してスレーブモジュールへ出力することもできるし、マスターモジュールが温度プロファイルを保持し、周期的に各スレーブモジュールへ担当する各ポイントの制御目標情報(直近で目指す目標温度)を出力するようにも構成できる。後者の場合には制御目標情報(目標温度)を受信したスレーブモジュールが目標温度に達するように物理量制御情報(ヒータなどを制御するための情報)を自機の判断で調整し出力する。その他に、一連の物理量制御を開始する前にあらかじめマスターモジュール及び各スレーブモジュールへ温度プロファイルを保持させておき、スレーブモジュール毎に、マスターモジュールから出力される制御目標情報を参照して自機の担当するポイントの物理量制御をするのか、自機に保持されている温度プロファイルに基づいた制御目標情報によって自主的に物理量制御するのかを設定できるように構成することもできる。予めマスターモジュールやスレーブモジュールへ温度プロファイルを保持させておくと、万一マスターモジュールが起動せず、スレーブモジュールがスタンドアローンで動作する場合に、スタンドアローンで動作するスレーブモジュールに保持されている温度プロファイルに基づいた制御目標情報によって自主的に物理量制御をすることができる。 The control target information can be output to the slave modules in the form of a temperature profile all at once, or the master module can be configured to hold a temperature profile and periodically output control target information (the immediate target temperature) for each point it is responsible for to each slave module. In the latter case, the slave module that receives the control target information (target temperature) adjusts and outputs physical quantity control information (information for controlling heaters, etc.) at its own discretion so that the target temperature is reached. Alternatively, a temperature profile can be held in the master module and each slave module before starting a series of physical quantity controls, and each slave module can be configured to either refer to the control target information output from the master module to control the physical quantity of the point it is responsible for, or to control the physical quantity independently using the control target information based on the temperature profile held in the module. If a temperature profile is held in the master module and slave module in advance, in the event that the master module does not start and the slave module operates standalone, the slave module operating standalone can independently control the physical quantity using the control target information based on the temperature profile held in the slave module.
<制御目標情報の受信 スレーブモジュール>
スレーブモジュールは、自機宛のスレーブIDが付与された制御目標情報と制御開始命令情報を受信した応答として、自機のスレーブIDと、担当する制御対象物の物理量(図9の例では温度)を含むデータをマスターモジュール(0902)へ、Modbus RTUプロトコルのRS-485シリアル通信経路(シリアルバス)を通じ返信する。スレーブモジュールは他機宛の通信は受信するが応答しない。マスターモジュールは、シリアル通信経路(シリアルバス)上で通信が輻輳しないように、スレーブモジュールからの応答を受信後に、次の順番のスレーブモジュールへ制御目標情報と制御開始命令情報を出力する。一定時間(例5ms)経過しても、起動後最初の返信促進情報に応答の返信があったスレーブモジュールからの制御目標情報と制御開始命令情報に対する応答をマスターモジュールが受信できない場合は、例えばマスターモジュールは再度該当スレーブモジュールへ送信し、それでも応答がない場合は、上位制御機器へエラーメッセージを出力する等の異常状態対処措置を行うように構成するとよい。
<Slave module receiving control target information>
In response to receiving the control target information and control start command information to which the slave module has been assigned, the slave module returns data including the slave ID of the slave module itself and the physical quantity of the controlled object (temperature in the example of FIG. 9) to the master module (0902) through the RS-485 serial communication path (serial bus) of the Modbus RTU protocol. The slave module receives communication addressed to other devices but does not respond. After receiving a response from the slave module, the master module outputs the control target information and the control start command information to the next slave module in order to prevent communication congestion on the serial communication path (serial bus). If the master module cannot receive a response to the control target information and the control start command information from the slave module that responded to the first response prompting information after startup even after a certain period of time (e.g., 5 ms) has elapsed, the master module may be configured to, for example, transmit the information to the slave module again, and if there is still no response, to take measures to deal with an abnormal state, such as outputting an error message to a higher-level control device.
<物理量の制御開始>図16 スレーブモジュール SV確定 制御開始
マスターモジュールから出力された制御目標情報を受信し保持することが図中のSV確定である。制御目標情報と同時に出力される制御開始命令情報を受信したことにより、受信した制御目標情報に基づいて、担当する制御対象物の物理量(温度)を制御するための物理量制御情報を出力する(制御開始)。マスターモジュールから全スレーブモジュールへ制御目標情報と制御開始命令情報の送信が完了すると考えられる時間範囲(長くとも100msくらいの範囲)の時間ばらつきで、各スレーブモジュールは物理量制御を開始する。マスターモジュールがスレーブ検索にて取得した、自機の制御下にあるスレーブモジュールのスレーブIDに対して制御開始命令を出力することから、スレーブモジュールが確実に制御を開始するようにさせることができる。
<Start of physical quantity control> Fig. 16 Slave module SV determination Start of control Receiving and holding the control target information output from the master module is the SV determination in the figure. By receiving the control start command information output simultaneously with the control target information, the slave module outputs physical quantity control information for controlling the physical quantity (temperature) of the controlled object for which it is responsible based on the received control target information (start of control). Each slave module starts physical quantity control with a time variance within a time range (at most about 100 ms) that is considered to be reached when the master module has completed transmitting the control target information and the control start command information to all slave modules. The master module outputs a control start command to the slave ID of the slave module under its own control, which is acquired by the slave search, so that the slave module can reliably start control.
<物理量制御>図16 下段
スレーブモジュールが制御目標情報(SV)に従って物理量制御を開始した後は、周期的にマスターモジュールから物理量測定結果の問合せのための信号が出力される。マスターモジュールからの信号は制御目標情報を出力することができる。周期の例としては100msなどがある。一例としては、100msごとに制御目標情報(SV:図9の例では目標温度)を各スレーブモジュールへ出力し、受信した自機宛の制御目標情報(SV)に沿うように各スレーブモジュールはPID制御などのための電流や電圧やパルス信号などを、自機に接続され物理量制御を行うサイリスタレギュレータやソリッドステートリレーなどへ物理量制御情報として出力する。スレーブモジュールから物理量制御情報を受けたサイリスタレギュレータなどは、物理量制御情報に基づいて自身の管理する温度などの物理量を変化させる手段(ヒータなど)の出力を調整する。マスターモジュールからの周期的な問い合わせの信号(制御目標情報が含まれていてもよい)を受信したスレーブモジュールは、物理量(例:温度)の測定結果を応答として返信する。スレーブモジュールからの返信には物理量制御情報を含めるように構成することもできる。一連の物理量制御、例えば加熱工程での温度プロファイルの終了まで、このような制御が行われる。
<Physical quantity control> Lower part of Fig. 16 After the slave module starts physical quantity control according to the control target information (SV), the master module periodically outputs a signal for querying the physical quantity measurement result. The signal from the master module can output the control target information. An example of the period is 100 ms. As an example, the control target information (SV: target temperature in the example of Fig. 9) is output to each slave module every 100 ms, and each slave module outputs a current, voltage, pulse signal, etc. for PID control, etc., as physical quantity control information to a thyristor regulator or solid state relay connected to the slave module and performing physical quantity control, in accordance with the received control target information (SV) addressed to the slave module. The thyristor regulator or the like that receives the physical quantity control information from the slave module adjusts the output of a means (such as a heater) that changes a physical quantity such as temperature that it manages, based on the physical quantity control information. The slave module that receives a periodic query signal (which may include control target information) from the master module returns the measurement result of the physical quantity (e.g., temperature) as a response. The reply from the slave module may be configured to include physical quantity control information. Such control is performed until a series of physical quantity controls, for example, a temperature profile in a heating process, is completed.
以上が、本発明の複数ポイント物理量制御システムを使用した例での、起動から一連の工程の終了までの説明である。 The above is an explanation of an example of using the multi-point physical quantity control system of the present invention, from startup to the end of a series of processes.
上述した図9の例では、各スレーブモジュールは受信した制御目標情報(目標温度)を達成するために、自機に接続されたサイリスタレギュレータ(図9には図示せず)へヒータ出力を位相制御させるための電流(例えばDC4~20mA)を出力する。スレーブモジュールから直流電流値などによる指示を受けたサイリスタレギュレータは接続されたヒータへの供給交流電圧を位相制御し出力を制御しながら加熱を開始する。なお、直流電流によるサイリスタレギュレータの制御、及びサイリスタレギュレータの使用には限定されない、他のヒータ出力制御手段を制御するための出力であってもよい。以下、本明細書中の説明では、ヒータの出力制御について、「スレーブモジュールからの出力に応じてサイリスタレギュレータやソリッドステートリレーによってヒータ出力を制御する」の意味で、「スレーブモジュールがヒータ出力を調整する、ヒータ出力を制御する」という表記をすることがある。 In the example of FIG. 9, each slave module outputs a current (e.g., DC 4 to 20 mA) to phase-control the heater output to the thyristor regulator (not shown in FIG. 9) connected to the slave module in order to achieve the received control target information (target temperature). The thyristor regulator, which receives an instruction from the slave module in the form of a DC current value or the like, phase-controls the AC voltage supplied to the connected heater and starts heating while controlling the output. Note that the output may be for controlling other heater output control means, and is not limited to the control of the thyristor regulator by DC current or the use of a thyristor regulator. In the following explanations in this specification, heater output control may be expressed as "the slave module adjusts the heater output, controls the heater output" to mean "the heater output is controlled by a thyristor regulator or solid-state relay according to the output from the slave module."
なお、以下に記載する各部は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによる動作として実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、CPUや主メモリ、バス、あるいは二次記憶装置(フラッシュメモリやSSDなどの不揮発性メモリ、CDやDVDなどの記憶メディアとそれらメディアの読取ドライブなど)、情報入力に利用される入力デバイス、PLC、記録計、印刷機器や表示装置、その他の外部周辺装置などのハードウェア構成部、またその外部周辺装置用のインターフェース、通信用インターフェース、それらのハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、ユーザインターフェイス用アプリケーションなどが挙げられる。そして主メモリ上に展開したプログラムに従ったCPUの演算処理によって、入力デバイスやその他インターフェースなどから入力され、メモリやハードディスク上に保持されているデータなどが加工、蓄積されたり、上記各ハードウェアやソフトウェアを制御するための命令が生成されたりする。あるいは本装置の機能ブロックは専用ハードウェアによって実現されてもよい。 Each of the parts described below can be realized as a combination of hardware and software. Specifically, if a computer is used, the hardware components include a CPU, main memory, bus, or secondary storage device (non-volatile memory such as flash memory or SSD, storage media such as CD or DVD, and a drive for reading these media), an input device used to input information, a PLC, a recorder, a printer or display device, and other external peripheral devices, as well as interfaces for these external peripheral devices, communication interfaces, driver programs and other application programs for controlling these hardware, and user interface applications. Then, the CPU performs calculations according to the program deployed on the main memory to process and store data input from input devices and other interfaces and stored in memory or a hard disk, and to generate commands for controlling the above hardware and software. Alternatively, the functional blocks of this device may be realized by dedicated hardware.
本明細書の以下の説明では、図9、図10に示す構成例に倣い、本発明のシステムのマスターモジュールはLAN回線(イーサネット)やシリアル通信経路などにより接続した上位制御機器と通信しながら複数ポイントの物理量制御を行っている。なおマスターモジュールとスレーブモジュールと制御対象物(例:温度計やヒータなど)のみの構成としてもよい。マスターモジュールの設定変更などの時のみ、LAN回線(イーサネット)やシリアル通信経路などを介して上位制御機器と接続し、設定変更を行うことができる。マスターモジュールが常時上位制御機器に接続されていなくても、同様に本発明の効果が得られる。 In the following description of this specification, following the configuration examples shown in Figures 9 and 10, the master module of the system of the present invention controls physical quantities at multiple points while communicating with a higher-level control device connected via a LAN line (Ethernet) or a serial communication path. Note that the configuration may also be limited to a master module, a slave module, and a controlled object (e.g., a thermometer, a heater, etc.). Only when changing the settings of the master module, etc., can the settings be changed by connecting to the higher-level control device via a LAN line (Ethernet) or a serial communication path. The effects of the present invention can be obtained in the same way even if the master module is not constantly connected to the higher-level control device.
また、本明細書に記載の各実施形態は動作方法として実現できるのみでなく、その一部または全部を装置としても実現可能である。また、このような装置の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、及び同製品を固定した記録媒体も、当然に本明細書に記載の各実施形態の技術的な範囲に含まれる(本明細書の全体を通じて同様である)。 In addition, each embodiment described in this specification can be realized not only as an operating method, but also as a device, part or all of which can be realized. Furthermore, part of such a device can be configured as software. Furthermore, software products used to cause a computer to execute such software, and recording media on which such products are fixed, are naturally included in the technical scope of each embodiment described in this specification (the same applies throughout this specification).
<実施形態1 概要>
<Overview of
マスターモジュールと、これと連携し、制御対象物の物理量制御器である一以上のスレーブモジュールと、からなる複数ポイント物理量制御システムであり、マスターモジュールからスレーブモジュールへ物理量の制御目標である制御目標情報と物理量制御を開始する命令である制御開始命令を送信し、スレーブモジュールは制御目標情報と共に受信した制御開始命令を受けて、制御を開始するように構成されている。
<実施形態1 機能的構成>
This is a multi-point physical quantity control system consisting of a master module and one or more slave modules that cooperate with the master module and are physical quantity controllers of the object to be controlled. The master module transmits control target information, which is a control target for the physical quantity, and a control start command, which is a command to start physical quantity control, to the slave module, and the slave module is configured to start control upon receiving the control start command received together with the control target information.
<Functional Configuration of First Embodiment>
図1は、本実施形態の複数ポイント物理量制御システムの機能的構成一例を示すブロック図である。図示するように、本発明の複数ポイント物理量制御システムは、マスターモジュール(0101)が、起動命令受付部(AA)(0102)と、返信促進情報出力部(AB)(0103)と、返信受信部(AC)(0104)と、制御目標情報出力部(AD)(0105)と、から構成され、
スレーブモジュール(0110)が、起動命令受付部(BA)(0111)と、スレーブID保持部(BB)(0112)と、物理量測定部(BD)(0114)と、物理量制御情報出力部(BE)(0115)と、返信促進情報受信部(BF)(0116)と、返信出力部(BG)(0117)と、制御目標情報受信部(BH)(0118)と、制御目標情報保持部(BJ)(0119)と、出力命令部(BM)(0121)と、から構成される。
1 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a multi-point physical quantity control system according to the present embodiment. As shown in the figure, the multi-point physical quantity control system of the present invention comprises a master module (0101) which is composed of an activation command receiving unit (AA) (0102), a reply prompting information output unit (AB) (0103), a reply receiving unit (AC) (0104), and a control target information output unit (AD) (0105);
The slave module (0110) is composed of a start command receiving unit (BA) (0111), a slave ID holding unit (BB) (0112), a physical quantity measuring unit (BD) (0114), a physical quantity control information output unit (BE) (0115), a reply prompting information receiving unit (BF) (0116), a reply output unit (BG) (0117), a control target information receiving unit (BH) (0118), a control target information holding unit (BJ) (0119), and an output command unit (BM) (0121).
<実施形態1 マスターモジュール 起動命令受付部(AA)(0102)>
マスターモジュールの起動命令受付部(AA)(0102)は、マスターモジュールを起動する起動命令を受け付けるように構成される。
<Embodiment 1: Master module startup command receiving unit (AA) (0102)>
The start-up command receiving unit (AA) (0102) of the master module is configured to receive a start-up command for starting up the master module.
起動命令の例としては、物理的な電源スイッチを投入することや、スリープモードで待機中のマスターモジュールが、上位制御機器からの起動命令を受信することなどである。マスターモジュールとスレーブモジュールが同じ制御盤のラックに搭載されている場合、ラックの主電源を投入することによって、マスターモジュールとスレーブモジュールへの給電が同時に開始されるようにも構成できる。 Examples of a start-up command include turning on a physical power switch, or a master module waiting in sleep mode receiving a start-up command from a higher-level control device. If the master module and slave module are mounted in the same control panel rack, it can also be configured so that power supply to the master module and slave module begins simultaneously by turning on the main power supply for the rack.
<実施形態1 マスターモジュール 返信促進情報出力部(AB)(0103)>
マスターモジュールの返信促進情報出力部(AB)(0103)は、起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Master module, reply prompting information output unit (AB) (0103)>
The reply promotion information output unit (AB) (0103) of the master module is configured to output reply promotion information, which is information for promoting a reply from the slave module to the communication line with the slave module in order to determine the slave module that will cooperate with the master module when a startup command is received.
上述のように、起動後マスターモジュールはスレーブモジュールへ、スレーブIDとして自機の機器管理番号1の次である2をつけた返信促進情報の出力から開始する。スレーブモジュールからの応答の返信を受信後、スレーブIDを1増やして返信促進情報を出力する。スレーブモジュールからの返信が一定時間(例5ms)待っても受信できない場合は接続されていないスレーブIDとみなして、スレーブIDを1増やして返信促進情報の出力を続行する。応答を受信した場合は、応答受信後待機せずに、スレーブIDを1増やして返信促進情報を出力する。使用しているシリアル通信経路(シリアルバス)に接続できる最大接続機器数をスレーブIDの最大値として、返信促進情報を順に出力し、接続されているスレーブモジュールを検索する。また、起動前に接続予定のスレーブモジュール(又は記録計等の他のシリアル通信経路に接続される機器)のスレーブIDをマスターモジュールが保持し、保持しているスレーブIDに対して返信促進情報をスレーブIDの値の小さい順など所定の順番で出力するように構成してもよい。
As described above, after starting, the master module starts by outputting reply prompting information to the slave module with the slave ID set to 2, which is the next number after its own
起動後、最初に出力される返信促進情報には、最初であることを識別する最初識別情報が含まれるように構成することができる。最初であることをスレーブモジュールに知らせることでスレーブモジュールが各自自主的にシリアル通信経路(シリアルバス)の利用タイミングをずらして、信号の衝突が起こらないようにするためである。例えば、最初の返信促進情報に対するスレーブモジュールの返信タイミングは、スレーブモジュールに備えられた乱数発生器が発生する乱数に基づいて定めるようにすることができる。この返信時にはいまだに物理量の制御が開始されていないので、すべてのスレーブモジュールからの返信をマスターモジュールは時間をかけて待つことが出来るからである。なお、返信促進情報と称される信号は、最初の1回のみでも良いし、呼び名としては、これに後続するマスターモジュールからの信号をそのように称してもよい。 The reply prompting information that is output first after startup can be configured to include initial identification information that identifies it as the first. By informing the slave modules that they are the first, the slave modules can independently shift the timing of their use of the serial communication path (serial bus) to prevent signal collisions. For example, the timing of the slave module's reply to the initial reply prompting information can be determined based on a random number generated by a random number generator provided in the slave module. This is because the master module can take its time to wait for replies from all slave modules, since control of the physical quantity has not yet begun at the time of this reply. Note that the signal called reply prompting information may be the first one, or subsequent signals from the master module may be called such.
マスターモジュールとスレーブモジュールとの問いと答え(応答)や、命令と服従結果などの関係が明確となるように、マスターモジュールとスレーブモジュールとの通信には、それぞれ通し番号を含ませるように構成することもできる。通し番号と、スレーブIDとによって、マスターモジュールは通信処理、制御処理をより確実に実行させることができる。また、スレーブモジュールは、物理量制御ポイント毎にID管理を行い、マスターモジュールとの通信において物理量制御ポイントIDを関連付けた物理量の測定結果を送信するように構成することもできる。場合によっては、スレーブモジュールとマスターモジュールとの通信において、スレーブモジュールが担当するすべての物理量制御ポイントに関する情報でなく、一部の物理量制御ポイントに関する情報のみの通信を行うことが出来るように構成することもできる。つまり、より細心の注意を払うべき物量制御ポイントと、相対的に気にしなくともよいポイントとがあり、これらを区別して通信することで通信量(トラフィック)を少なくすることができるからである。このようにスレーブモジュールでは、自身が担当する各物理量制御ポイントについて格付けを行って、格付に応じた処理や、報告をするように構成することもできる。 The communication between the master module and the slave module can be configured to include a serial number so that the relationship between questions and answers (responses) between the master module and the slave module, and between commands and obedience results, etc., can be made clear. The serial number and the slave ID allow the master module to execute communication processing and control processing more reliably. The slave module can also be configured to manage IDs for each physical quantity control point and transmit physical quantity measurement results associated with the physical quantity control point ID in communication with the master module. In some cases, the communication between the slave module and the master module can be configured to communicate information only about some physical quantity control points, rather than information about all physical quantity control points that the slave module is responsible for. In other words, there are physical quantity control points that require more careful attention and points that can be relatively ignored, and by distinguishing between these and communicating, the amount of communication (traffic) can be reduced. In this way, the slave module can be configured to rank each physical quantity control point that it is responsible for and perform processing and reporting according to the ranking.
<実施形態1 マスターモジュール 返信受信部(AC)(0104)>
マスターモジュールの返信受信部(AC)(0104)は、返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信するように構成される。
<Embodiment 1: Master module reply receiving unit (AC) (0104)>
The reply receiving unit (AC) (0104) of the master module is configured to receive a reply from the slave module in response to the reply prompting information, the reply including the measurement result of the physical quantity at the physical quantity measurement point of the controlled object that each slave module is responsible for, and a slave ID that uniquely identifies the slave module.
マスターモジュールは、受信したスレーブIDを基に自機と連携するスレーブモジュールを特定する。上述のように受信した応答の返信中のスレーブIDを保持するように構成するのが好ましい。返信があったスレーブIDとなかったスレーブIDで、別々のフラグ(例えば1と0)を付与して保持することもできる。マスターモジュールが、起動前に接続予定のスレーブモジュール(または他の接続機器)のスレーブIDを予め保持していた場合は、応答があったスレーブモジュールのスレーブIDの保持を継続し、応答がなく受信できなかったスレーブIDは消去するように構成できる。または別々のフラグ(例えば1と0)を付与して保持してもよい。 The master module identifies the slave module that will cooperate with itself based on the received slave ID. As described above, it is preferable to configure it to hold the slave ID that is replying to the received response. It is also possible to hold different flags (e.g., 1 and 0) for slave IDs that have replied and slave IDs that have not. If the master module already holds the slave IDs of the slave modules (or other connected devices) that are to be connected before startup, it can be configured to continue holding the slave IDs of slave modules that have responded and erase slave IDs that have not responded and could not be received. Alternatively, it may be configured to hold different flags (e.g., 1 and 0).
<実施形態1 マスターモジュール 制御目標情報出力部(AD)(0105)>
マスターモジュールの制御目標情報出力部(AD)(0105)は、受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Master module control target information output unit (AD) (0105)>
The control target information output unit (AD) (0105) of the master module is configured to output control target information, which is information for determining a physical quantity control target for each slave module based on the measurement result included in the received reply, and control start command information, which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control object.
スレーブモジュールから受信した、各スレーブモジュールの制御対象物の測定ポイントの物理量に基づいて、マスターモジュールは上述の説明のように制御目標情報を決め、スレーブモジュールへ出力する。 Based on the physical quantities of the measurement points of the controlled objects of each slave module received from the slave modules, the master module determines the control target information as described above and outputs it to the slave modules.
<実施形態1 マスターモジュール(0101)>
マスターモジュール(0101)は、スレーブモジュールからの物理量の測定結果を受けて制御目標情報を策定しスレーブモジュールへ出力するように構成される。
<Embodiment 1: Master Module (0101)>
The master module (0101) is configured to receive the measurement results of physical quantities from the slave modules, formulate control target information, and output it to the slave modules.
上位制御機器からの求めに応じてマスターモジュールは自身へスレーブモジュールが応答として返信した各物理量測定ポイントの測定結果や出力された物理量制御制御情報を、各物理量測定ポイントを識別する情報(スレーブIDとスレーブモジュール毎に担当する一以上の物理量測定ポイントを識別する情報を関連付けた情報)と関連付けて返信する。マスターモジュールを経由して、スレーブモジュールへ問合せて、応答として上記情報を入手するようにしてもよい。マスターモジュールとスレーブモジュール間は、前述したようにModbus RTUプロトコルのRS-485シリアル通信経路(シリアルバス)で接続されている。 In response to a request from a higher-level control device, the master module returns the measurement results of each physical quantity measurement point and the output physical quantity control information returned by the slave module in response to itself, in association with information identifying each physical quantity measurement point (information associating a slave ID with information identifying one or more physical quantity measurement points for each slave module). The above information may be obtained as a response by making an inquiry to the slave module via the master module. The master module and slave module are connected by an RS-485 serial communication path (serial bus) of the Modbus RTU protocol, as described above.
<実施形態1 スレーブモジュール 起動命令受付部(BA)(0111)>
スレーブモジュールの起動命令受付部(BA)(0111)は、スレーブモジュールを起動する起動命令を受け付けるように構成される。
<Embodiment 1: Slave module start command receiving unit (BA) (0111)>
The start-up command receiving unit (BA) (0111) of the slave module is configured to receive a start-up command for starting up the slave module.
起動命令の例としては、物理的な電源スイッチを投入することや、スリープモードで待機中のスレーブモジュールへ起動を指示する信号を送信すること、またはマスターモジュールからの返信促進情報の受信などである。 Examples of a wake-up command include turning on a physical power switch, sending a signal to a slave module waiting in sleep mode to start up, or receiving a reply prompt from a master module.
<実施形態1 スレーブモジュール スレーブID保持部(BB)(0112)>
スレーブモジュールのスレーブID保持部(BB)(0112)は、自身を一意に特定するスレーブIDを保持するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module slave ID holding unit (BB) (0112)>
The slave ID holding unit (BB) (0112) of the slave module is configured to hold a slave ID that uniquely identifies itself.
一のマスターモジュールに接続されたスレーブモジュール個々に別個のスレーブIDが割り振られ保持されている。一のマスターモジュールと接続され通信可能なスレーブモジュールは、接続されているシリアル通信経路(シリアルバス)上のマスターモジュールの機器管理番号1及び他のスレーブモジュールのスレーブIDと重複しない番号であるスレーブIDをもつ。マスターモジュールがスレーブIDをつけて通信を出力することで、スレーブIDに対応するスレーブモジュールだけが受信した通信に対し応答する。スレーブIDと関連付けて測定結果をマスターモジュールへ送信することにより、マスターモジュールはスレーブモジュールごとに区別して、測定結果を受信、管理できる。
A separate slave ID is assigned and stored for each slave module connected to one master module. A slave module that is connected to and capable of communicating with one master module has a slave ID that is the master module's
スレーブモジュールのIDは、通信によって外部機器から設定することがあってもよいが、スレーブモジュールを直接的に手で触って手作業で設定できるように構成することもできる。スレーブモジュールのIDは非常に重要な情報だからである。また設定の際には他のスレーブモジュールとの関係で矛盾が生じないように、既設定IDとコンフリクトする場合には、設定できないようにするか、警告を出力するように構成することが好ましい。また、一旦設定後は、運転中に変更できないように構成することが好ましい。例えば、運転中(物理量制御処理中)のスレーブモジュールの筐体の状態では、IDの設定ボタン等に触れられないように構成するなどである。本発明のシステムが工場の製造現場の加工装置の制御などに使われる場合、ノイズの影響が大きいため、スレーブIDは電子的なメモリに書き込む構成(あらかじめ不揮発メモリに書き込むことや、起動後にRAMに書き込むなどの方法を用いる構成)よりも、機械的なダイヤルスイッチなどで設定する方式のほうが好ましい。 The ID of the slave module may be set from an external device through communication, but it can also be configured so that it can be set manually by touching the slave module directly. This is because the ID of the slave module is very important information. In addition, it is preferable to configure it so that it cannot be set or to output a warning if it conflicts with an already set ID, so that there is no inconsistency with other slave modules. In addition, it is preferable to configure it so that it cannot be changed during operation once it is set. For example, it can be configured so that the ID setting button cannot be touched while the slave module housing is in operation (during physical quantity control processing). When the system of the present invention is used to control processing equipment at a factory manufacturing site, the influence of noise is large, so it is preferable to set the slave ID using a mechanical dial switch rather than a configuration in which it is written to electronic memory (a configuration in which it is written to non-volatile memory in advance or written to RAM after startup).
<実施形態1 スレーブモジュール 物理量測定部(BD)(0114)>
スレーブモジュールの物理量測定部(BD)(0114)は、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module physical quantity measurement unit (BD) (0114)>
The physical quantity measurement unit (BD) (0114) of the slave module is configured to measure the physical quantity of a measurement point of the controlled object.
制御対象物の物理量の例としては、上述のように温度や、圧力や紫外線照射量などである。なお、物理量測定部は自身が利用しているセンサーの寿命管理をするように構成されていることが好ましい。寿命管理は、センサーを新規に取り付けた時からのセンサーの使用時間長によって管理することもできるし、センサーの電圧や電流の経時履歴(変化速度、変化加速度)に基づいて管理することもできる。この情報は、定期的にマスターモジュールに報告するか、交換目安時期の所定期間前に報告するように構成することもできる。また、スレーブモジュールはセンサーの自動校正機能を有するように構成することもできる。センサーに対して基準物理量を与え、その基準物理量に基づいて自身が保持している校正情報を更新するように構成することもできる。前記寿命管理には故障判断も含む。物理量の一例である温度測定用の熱電対の配線断線などを故障として検知できるように構成することが好ましい。 Examples of physical quantities of the object to be controlled include temperature, pressure, and ultraviolet radiation dose, as described above. The physical quantity measurement unit is preferably configured to manage the lifespan of the sensor it uses. Lifespan management can be based on the length of time the sensor has been used since it was first installed, or based on the time history (rate of change, acceleration of change) of the voltage and current of the sensor. This information can be reported to the master module periodically, or can be configured to be reported a predetermined period before the recommended replacement time. The slave module can also be configured to have an automatic sensor calibration function. It can also be configured to provide a reference physical quantity to the sensor and update the calibration information it holds based on the reference physical quantity. The lifespan management also includes failure judgment. It is preferable to configure the sensor to be able to detect a failure such as a broken wire in a thermocouple for measuring temperature, which is an example of a physical quantity.
<実施形態1 スレーブモジュール 物理量制御情報出力部(BE)(0115)>
スレーブモジュールの物理量制御情報出力部(BE)(0115)は、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module physical quantity control information output unit (BE) (0115)>
The physical quantity control information output unit (BE) (0115) of the slave module is configured to output physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on the control target information.
物理量制御情報の例としては、温度を制御するためのヒータへの電流量、圧力を制御するために加圧用バルブ開度、紫外線ランプ輝度をあげるための電流量などがあり、物理量としては温度以外にも、圧力、流量(液体、気体、粉体など)、電圧、電流、磁束、磁界、電荷、電界、電気容量、電子線の加速電圧、光の照射量、紫外線照射量、放射線照射量、水溶液の濃度、波長、周波数(又は振動数)などがある。 Examples of physical quantity control information include the amount of current to a heater to control temperature, the opening degree of a pressurizing valve to control pressure, and the amount of current to increase the brightness of an ultraviolet lamp. In addition to temperature, physical quantities include pressure, flow rate (for liquids, gases, powders, etc.), voltage, current, magnetic flux, magnetic field, charge, electric field, capacitance, accelerating voltage of an electron beam, light exposure, ultraviolet exposure, radiation exposure, concentration of an aqueous solution, wavelength, and frequency (or vibration frequency).
スレーブモジュールにヒータや紫外線ランプ等物理量制御のための電流源などが直接備わっていない場合、上述のようにスレーブモジュールへ接続されたサイリスタレギュレータやソリッドステートリレーや電磁リレーやフォトカプラなどを操作するための電流や電圧またはパルス信号を出力することにより、サイリスタレギュレータやソリッドステートリレーや電磁リレーやフォトカプラなどを介して電流や電圧、電磁弁やシャッタの開閉など物理量制御を行うように構成できる。 If the slave module does not directly have a current source for controlling physical quantities such as a heater or ultraviolet lamp, it can be configured to output a current, voltage, or pulse signal for operating a thyristor regulator, solid-state relay, electromagnetic relay, photocoupler, etc. connected to the slave module as described above, so as to control physical quantities such as current, voltage, opening and closing of a solenoid valve or shutter via a thyristor regulator, solid-state relay, electromagnetic relay, photocoupler, etc.
<実施形態1 スレーブモジュール 返信促進情報受信部(BF)(0116)>
スレーブモジュールの返信促進情報受信部(BF)(0116)は、マスターモジュールからの返信促進情報を受信するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module reply prompting information receiving unit (BF) (0116)>
The reply prompting information receiving section (BF) (0116) of the slave module is configured to receive reply prompting information from the master module.
マスターモジュールが自機に連携できるスレーブモジュールを検索する際に出力する信号を受信する。マスターモジュールからの通信中のスレーブIDに該当するスレーブモジュールのみが受信した通信に応答し、他機は通信を受信するが応答しない。 Receives the signal output by the master module when searching for a slave module that can link with the device itself. Only the slave module that matches the slave ID currently communicating with the master module responds to the received communication; other devices receive the communication but do not respond.
<実施形態1 スレーブモジュール 返信出力部(BG)(0117)>
スレーブモジュールの返信出力部(BG)(0117)は、返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module reply output unit (BG) (0117)>
The reply output unit (BG) (0117) of the slave module is configured to output a reply including the measurement result of the physical quantity at the measurement point of the controlled object that it is responsible for and the slave ID when it receives reply prompting information.
スレーブモジュールが、マスターモジュールからの通信を受信した際には、自機のスレーブIDと、自機の制御対象物の物理量の測定結果を含む応答として返信するように構成することができる。物理量の制御に用いる物理量制御情報を応答に含めるようにも構成できる。制御開始後は、マスターモジュールからスレーブモジュール間の通信のほとんどが、スレーブモジュールの物理量測定結果の取得となるだろうからである。測定結果要求命令を特に入れずとも、各スレーブモジュールに送信すれば、各スレーブモジュールからの応答として、測定結果を受信することができる。 When a slave module receives communication from the master module, it can be configured to send back a response including its own slave ID and the measurement results of the physical quantities of the object that it controls. It can also be configured so that the response includes physical quantity control information used to control the physical quantities. This is because, after control begins, most communication between the master module and the slave modules will be to obtain the physical quantity measurement results of the slave modules. Even without including a measurement result request command, if a command is sent to each slave module, the measurement results can be received as a response from each slave module.
返信出力部(BG)は、マスターモジュールから受信した返信促進情報に対する応答としての返信のみならず、マスターモジュールとのその他のあらゆる通信に利用されるように構成することもできる。起動後最初の返信促進情報に対する応答へ含める物理量の測定結果は、物理量の測定をまだ始めていなかった場合には測定結果をNULLとしてもよいし、所定の初期値などを測定結果として返信してもよい。測定を開始していた場合には測定結果を返信してもよい。ただし、応答返信時にスレーブモジュールの担当するポイントの物理量の測定が開始されているかが不明なため、マスターモジュールは受信したスレーブモジュールからの応答(起動後最初の返信促進情報に対する返信)に含まれる物理量の測定結果は破棄するようにしたほうがよい。 The reply output unit (BG) can be configured to be used not only for replying in response to reply prompting information received from the master module, but also for any other communication with the master module. The measurement result of the physical quantity to be included in the response to the first reply prompting information after startup may be NULL if measurement of the physical quantity has not yet started, or a predetermined initial value may be returned as the measurement result. If measurement has started, the measurement result may be returned. However, since it is unclear whether measurement of the physical quantity has started at the point responsible for the slave module at the time of the response return, it is better for the master module to discard the measurement result of the physical quantity included in the response received from the slave module (the response to the first reply prompting information after startup).
<実施形態1 スレーブモジュール 制御目標情報受信部(BH)(0118)>
スレーブモジュールの制御目標情報受信部(BH)(0118)は、制御目標情報を受信するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module control target information receiving unit (BH) (0118)>
The control target information receiving section (BH) (0118) of the slave module is configured to receive the control target information.
制御目標情報はスレーブIDをつけて、マスターモジュールから各スレーブモジュールに対し送信する。制御目標情報がスレーブモジュールごとに異なる場合にはスレーブIDをつけて送信することにより、該当するスレーブモジュールが受信する。スレーブIDが自身のIDと合致する場合には、その信号を有意味情報として取得し、その処理を実行するが、合致しない場合には受信してもその信号を有意味情報として処理せずに応答しないように構成する。 The control target information is sent from the master module to each slave module with a slave ID attached. If the control target information differs for each slave module, the slave ID is attached when sending it, and the appropriate slave module receives it. If the slave ID matches its own ID, the signal is acquired as meaningful information and processed, but if they do not match, the signal is not processed as meaningful information even if it is received, and no response is made.
<実施形態1 スレーブモジュール 制御目標情報保持部(BJ)(0119)>
スレーブモジュールの制御目標情報保持部(BJ)(0119)は、前記制御目標情報を保持するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module control target information storage unit (BJ) (0119)>
The control target information storage unit (BJ) (0119) of the slave module is configured to store the control target information.
受信した制御目標情報を保持し、制御対象物の物理量を制御するにあたり適宜参照し、物理量制御情報を決める。各スレーブモジュールが管理する制御対象物の各ポイントの物理量を測定手段にばらつきがある場合、または物理量制御手段にばらつきがある場合に、各スレーブモジュールに対し後記する実施形態のように同一の制御目標情報が出力されるのであれば、上述のように制御目標情報を補正するように構成してもよい。 The received control target information is stored and referred to as appropriate when controlling the physical quantities of the controlled object, to determine the physical quantity control information. If there is variation in the measuring means for the physical quantities of each point of the controlled object managed by each slave module, or if there is variation in the physical quantity control means, then as long as the same control target information is output to each slave module as in the embodiment described below, the control target information may be corrected as described above.
<実施形態1 スレーブモジュール 出力命令部(BM)(0121)>
スレーブモジュールの出力命令部(BM)(0121)は、制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力部(BE)に出力させるように構成される。
<Embodiment 1: Slave module output command unit (BM) (0121)>
The output command unit (BM) (0121) of the slave module is configured to make the physical quantity control information output unit (BE) output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received.
制御開始命令情報を受信した場合に、制御対象物の物理量制御を開始させる。例としては、加熱工程において、制御目標情報(目標設定値)をマスターモジュールから受信し、制御開始命令情報を受信した後、物理量制御情報出力部(BE)から自身に接続されたサイリスタレギュレータ等にヒータの出力調整させる信号(直流電流など)を出力するようにさせることである。 When control start command information is received, it starts physical quantity control of the controlled object. For example, in a heating process, it receives control target information (target set value) from the master module, and after receiving control start command information, it causes the physical quantity control information output unit (BE) to output a signal (such as direct current) to a thyristor regulator or the like connected to itself to adjust the heater output.
<実施形態1 スレーブモジュール(0110)>
スレーブモジュール(0110)は、自機の管理下にある制御対象物から物理量の測定結果を、マスターモジュールからの通信に対する応答として出力し、マスターモジュールからの制御目標情報を受信して、制御目標情報に基づいて制御対象物へ物理量制御情報を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Slave Module (0110)>
The slave module (0110) is configured to output measurement results of physical quantities from a controlled object under its management as a response to communication from the master module, receive control target information from the master module, and output physical quantity control information to the controlled object based on the control target information.
スレーブモジュールには、図9に示すように、複数の温度計(物理量の測定)と、複数のヒータ(物理量の制御)がつけられており、スレーブモジュール間と、スレーブモジュールとマスターモジュール間はModbus RTUプロトコルのRS-485規格のシリアル通信経路(シリアルバス)接続されている。 As shown in Figure 9, the slave modules are equipped with multiple thermometers (for measuring physical quantities) and multiple heaters (for controlling physical quantities), and the slave modules and the slave modules and the master module are connected via serial communication paths (serial buses) that conform to the RS-485 standard of the Modbus RTU protocol.
<実施形態1 処理の流れ>
図2に、実施形態1の複数ポイント物理量制御システムの処理の流れを示す。左側の部分がコンピュータ(計算機)であるマスターモジュールでの処理の流れを示し、右側がコンピュータ(計算機)であるスレーブモジュールでの処理の流れを示す。マスターモジュールとスレーブモジュール間の通信は図2では、Modbus RTUプロトコルのRS-485規格のシリアル通信経路(シリアルバス)を使用することを想定している。
<Processing flow of
Fig. 2 shows a process flow of the multi-point physical quantity control system of the
コンピュータ(計算機)であるマスターモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(aa)(SA0201)は、マスターモジュールを起動する起動命令を受け付ける処理を行い、
返信促進情報出力ステップ(ab)(SA0202)は、起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する処理を行い、
返信受信ステップ(ac)(SA0203)は、返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する処理を行い
制御目標情報出力ステップ(ad)(SA0204)は、受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する処理を行う。
The operation of the master module, which is a computer, is as follows:
The start-up command receiving step (aa) (SA0201) receives a start-up command to start the master module,
A reply prompting information output step (ab) (SA0202) performs a process of outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to be linked with the reply prompting information output step when a start command is received,
The reply receiving step (ac) (SA0203) performs processing to receive a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including the measurement results of the physical quantities at the physical quantity measurement points of the controlled object handled by each slave module and a slave ID that uniquely identifies the slave module.The control target information output step (ad) (SA0204) performs processing to output control target information, which is information for determining physical quantity control targets for each slave module based on the measurement results included in the received reply, and control start command information, which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own controlled object.
コンピュータ(計算機)である各スレーブモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(ba)(SB0201)は、スレーブモジュールを起動する起動命令を受け付ける処理を行い
スレーブID保持ステップ(bb)(SB0202)は、自身を一意に特定するスレーブIDを保持する処理を行い、
物理量測定ステップ(bd)(SB0203)は、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する処理を行い、
返信促進情報受信ステップ(bf)(SB0204)は、マスターモジュールの返信促進情報出力ステップ(ab)(SA0202)から出力された返信促進情報を受信する処理を行い、
返信出力ステップ(bg)(SB0205)は、自機宛の返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信をマスターモジュールの返信受信ステップ(ac)(SA0203)へ出力するための処理を行い、
制御目標情報受信ステップ(bh)(SB0206)は、マスターモジュールの制御目標情報出力ステップ(ad)(SA0204)から出力された制御目標情報を受信する処理を行い、
制御目標情報保持ステップ(bj)(SB0207)は、自機宛の前記制御目標情報を保持する処理を行い、
出力命令ステップ(bm)(SB0208)は、制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力ステップ(be)(SB0209)に出力させる処理を行い、
物理量制御情報出力ステップ(be)(SB0209)は、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する処理を行う。
このような一連の処理をコンピュータ(計算機)である複数ポイント物理量制御システムに実行させる動作方法である。
The operation method of each slave module, which is a computer, is as follows:
A start-up command receiving step (ba) (SB0201) receives a start-up command for starting a slave module. A slave ID holding step (bb) (SB0202) holds a slave ID that uniquely identifies the slave module.
The physical quantity measurement step (bd) (SB0203) performs a process of measuring a physical quantity of a measurement point of the controlled object,
A reply prompting information receiving step (bf) (SB0204) performs a process of receiving the reply prompting information output from the reply prompting information output step (ab) (SA0202) of the master module,
A reply output step (bg) (SB0205) performs processing for outputting a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a control object that the device is responsible for and a slave ID to a reply receiving step (ac) (SA0203) of the master module when reply prompting information addressed to the device itself is received,
A control target information receiving step (bh) (SB0206) performs a process of receiving the control target information output from the control target information output step (ad) (SA0204) of the master module,
A control target information holding step (bj) (SB0207) performs a process of holding the control target information addressed to the device itself,
In the output command step (bm) (SB0208), when control start command information is received, a process is performed to output the first physical quantity control information after startup to a physical quantity control information output step (be) (SB0209),
The physical quantity control information output step (be) (SB0209) performs processing to output physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.), which is information for controlling the physical quantity of the object to be controlled based on the control target information.
This is an operating method for causing a multi-point physical quantity control system, which is a computer, to execute such a series of processes.
<実施形態1 ハードウェア>
<
図3は、本実施形態の複数ポイント物理量制御システムのマスターモジュールのハードウェア構成の一例を示す概念図である。図3に示すように、CPU(0301)と、不揮発性メモリ(0302)(例えば、ROM、SSDなど)と、主メモリ(0303)と、制御用PCや記録計などとの接続のためのイーサネット通信I/F(0304)(図3中では、インターフェースをI/Fと略記)と、制御モジュールなどとの接続のための汎用のシリアル通信インターフェースI/F1(0305)と、ユーザI/F(0306)と、内部バス(0310)との通信I/F(0311)をコントロールするバスコントローラ(0309)と、内部バス伝送時にDMA方式(メモリとのデータ転送時にCPUを介さず転送する方法)を行うためのコントローラDMAC(0308)と、を備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス(0307)を備える。CPUはカスタマイズされた専用CPUを使い、OS(オペレーティングシステム)の代わりに専用のファームウェアを使用することもできる。また複数コアのCPU又は/及び十分なキャッシュメモリを持つシステムであれば、メモリ不足による動作遅延を防止しやすいため、好ましい。 Figure 3 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of the master module of the multi-point physical quantity control system of this embodiment. As shown in Figure 3, the master module includes a CPU (0301), a non-volatile memory (0302) (e.g., ROM, SSD, etc.), a main memory (0303), an Ethernet communication I/F (0304) (interface is abbreviated as I/F in Figure 3) for connection with a control PC or a recorder, a general-purpose serial communication interface I/F1 (0305) for connection with a control module, etc., a user I/F (0306), a bus controller (0309) for controlling a communication I/F (0311) with an internal bus (0310), a controller DMAC (0308) for performing a DMA method (a method of transferring data to and from a memory without going through a CPU) during internal bus transmission, and a system bus (0307) for transmitting and receiving signals between them. A customized dedicated CPU can be used as the CPU, and dedicated firmware can be used instead of an OS (operating system). Additionally, a system with a multi-core CPU and/or sufficient cache memory is preferable, as it makes it easier to prevent operational delays due to memory shortages.
不揮発性メモリには、OS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、
マスターモジュールを起動する起動命令を受け付ける起動命令受付プログラムと、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力プログラムと、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信プログラムと、
受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力プログラムなどの各種プログラムや特定ポート番号が記録されている。そして、各プログラムを展開及び実行しインターフェースを介して取得した情報やデータを不揮発性メモリに格納し、格納された情報やデータを主メモリのワーク領域にてプログラムの実行による加工などを行い、不揮発性メモリに保持し、又はイーサネット通信インターフェース又はシリアル通信インターフェースを介してプログラムの実行により上位制御機器へ出力する。
In addition to the OS (operating system) and device drivers, non-volatile memory also contains
a start-up command receiving program that receives a start-up command for starting the master module;
a reply prompting information output program for outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output program when a start command is received;
a reply receiving program for receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of a controlled object managed by each slave module and a slave ID for uniquely identifying the slave module;
Various programs and specific port numbers are recorded, such as a control target information output program that outputs control target information, which is information for determining a physical quantity control target for each slave module based on the measurement result included in the received reply, and control start command information, which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control target. Then, each program is deployed and executed, and information and data acquired via the interface are stored in a non-volatile memory, and the stored information and data are processed by executing the program in a work area of the main memory, and are retained in the non-volatile memory, or are output to a higher-level control device by executing the program via an Ethernet communication interface or a serial communication interface.
図4は、本実施形態の複数ポイント物理量制御システムの各スレーブモジュールのハードウェア構成の一例を示す概念図である。図4に示すように、CPU(0401)と、不揮発性メモリ(0402)(例えば、ROM、SSDなど)と、主メモリ(0403)と、制御モジュールなどとの接続のための汎用のシリアル通信インターフェースI/F1(0404)と、ユーザI/F(0405)と、内部バス(0409)との通信I/F(0410)をコントロールするバスコントローラ(0408)と、内部バス伝送時にDMA方式(メモリとのデータ転送時にCPUを介さず転送する方法)を行うためのコントローラDMAC(0407)と、物理量測定結果入力(0412)と物理量制御情報出力(0413)のインターフェースである制御系I/F(0411)と、を備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス(0406)を備える。CPUはカスタマイズされた専用CPUを使い、OS(オペレーティングシステム)の代わりに専用のファームウェアを使用することもできる。また複数コアのCPU又は/及び十分なキャッシュメモリを持つシステムであれば、メモリ不足による動作遅延を防止しやすいため、好ましい。 Figure 4 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of each slave module of the multi-point physical quantity control system of this embodiment. As shown in Figure 4, the system includes a CPU (0401), a non-volatile memory (0402) (e.g., ROM, SSD, etc.), a main memory (0403), a general-purpose serial communication interface I/F1 (0404) for connecting to a control module, a user I/F (0405), a bus controller (0408) for controlling a communication I/F (0410) with an internal bus (0409), a controller DMAC (0407) for performing a DMA method (a method of transferring data to and from a memory without going through a CPU) during internal bus transmission, and a control system I/F (0411) which is an interface between a physical quantity measurement result input (0412) and a physical quantity control information output (0413), and a system bus (0406) for transmitting and receiving signals between them. The CPU can be a customized dedicated CPU, and dedicated firmware can be used instead of an OS (operating system). Also, a system with a multi-core CPU and/or sufficient cache memory is preferable, as it is easier to prevent operational delays due to memory shortages.
不揮発性メモリには、OS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、
スレーブモジュールを起動する起動命令を受け付ける起動命令受付プログラムと、自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持プログラムと、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定プログラムと、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力プログラムと、マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信プログラムと、自機宛の返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力プログラムと、制御目標情報を受信する制御目標情報受信プログラムと、自機宛の前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持プログラムと、制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力部(BE)に出力させる出力命令プログラムなどの各種プログラムや特定ポート番号が記録されている。そして、各プログラムを展開及び実行しインターフェースを介して取得した情報やデータを不揮発性メモリに格納し、格納された情報やデータを主メモリのワーク領域にてプログラムの実行による加工などを行い、不揮発性メモリに保持し、又はシリアル通信インターフェースを介してプログラムの実行によりマスターモジュールへ応答を出力する。
<実施形態1 効果>
In addition to the OS (operating system) and device drivers, non-volatile memory also contains
Various programs and specific port numbers are recorded in the slave module, such as a startup command receiving program that receives a startup command to start up the slave module, a slave ID holding program that holds a slave ID that uniquely identifies the slave module, a physical quantity measurement program that measures a physical quantity of a measurement point of a controlled object, a physical quantity control information output program that outputs physical quantity control information (e.g., information that determines the amount of current for heating, etc.) that is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on control target information, a reply prompting information receiving program for receiving reply prompting information from the master module, a reply output program that outputs a reply including the measurement results of the physical quantities at the measurement points of the controlled object that the master module is responsible for and the slave ID when reply prompting information addressed to the master module is received, a control target information receiving program that receives control target information, a control target information holding program that holds the control target information addressed to the master module, and an output command program that causes a physical quantity control information output unit (BE) to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received. Then, each program is expanded and executed, and information and data obtained via the interface are stored in non-volatile memory, and the stored information and data are processed by executing the program in the work area of the main memory, and retained in the non-volatile memory, or a response is output to the master module by executing the program via the serial communication interface.
<Effects of First Embodiment>
本実施形態の複数ポイント物理量制御システムによれば、スレーブモジュールの管理下にある制御対象物の物理量をもとに制御目標情報をマスターモジュールが策定することができるため、物理量の制御を開始するまでの時間管理を効率的に行うことができる。マスターモジュールが制御目標情報と制御開始命令情報をスレーブモジュールへ出力した後、スレーブモジュールが制御を開始する。 According to the multi-point physical quantity control system of this embodiment, the master module can formulate control target information based on the physical quantities of the controlled object under the management of the slave module, so that time management until control of the physical quantity begins can be performed efficiently. After the master module outputs the control target information and control start command information to the slave module, the slave module begins control.
<実施形態2>主に請求項2:スレーブモジュールへ出力する制御目標情報が同一
<実施形態2 概要>
<Embodiment 2> Mainly Claim 2: The control target information output to the slave module is the same <Outline of embodiment 2>
実施形態2は実施形態1を基礎として、マスターモジュールがスレーブモジュールへ出力する制御目標情報が、すべてのスレーブモジュールに対して同一であるように構成されている。
Embodiment 2 is based on
<実施形態2 機能的構成>
実施形態1を基礎とした実施形態2の機能的構成は、図1に示す実施形態1の構成と同様である。
<Functional Configuration of Second Embodiment>
The functional configuration of the second embodiment, which is based on the first embodiment, is similar to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
<実施形態2 マスターモジュール 制御目標情報出力部(AD)>
マスターモジュールの制御目標情報出力部(AD)は、各スレーブモジュールへすべて同一の制御目標情報を出力するように構成される。すべての制御ポイントの物理量が物理量制御情報を基に、一の制御目標に対して制御可能な範囲にある場合には、各スレーブモジュールへ同一の制御目標情報を出力することができる。
<Embodiment 2: Master module control target information output unit (AD)>
The control target information output unit (AD) of the master module is configured to output the same control target information to each slave module. When the physical quantities of all control points are within a controllable range for one control target based on the physical quantity control information, the same control target information can be output to each slave module.
マスターモジュールが同じ制御目標を全スレーブモジュールに出力する場合には、各スレーブモジュールの制御目標情報保持部に、制御目標情報を各スレーブモジュールの担当する物理量測定手段や物理量制御手段の補正情報に基づいて補正するための情報である制御目標情報補正情報を保持する制御目標情報補正情報保持手段と、前記制御目標補正情報に基づいてマスターモジュールから出力された制御目標情報を補正する制御目標情報補正手段とを備えると、各スレーブモジュールが管理する物理量測定器や、物理量制御手段のばらつきなどを補正するために、制御目標情報を補正することができる。 When the master module outputs the same control target to all slave modules, the control target information holding section of each slave module is provided with a control target information correction information holding means for holding control target information correction information, which is information for correcting the control target information based on the correction information of the physical quantity measuring means and physical quantity control means managed by each slave module, and a control target information correction means for correcting the control target information output from the master module based on the control target correction information. In this case, the control target information can be corrected to correct for variations in the physical quantity measuring means and physical quantity control means managed by each slave module.
<実施形態2 処理の流れ>
実施形態1を基礎とする実施形態2の処理の流れは、図2に示す実施形態1の処理の流れとほぼ同様である。
コンピュータ(計算機)であるマスターモジュール動作方法において、制御目標情報出力ステップ(ad)(SA0204)が、受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報として同一の制御目標情報を制御開始命令情報と共に出力する処理を行う、ことが異なる。
<Processing flow of embodiment 2>
The process flow of the second embodiment, which is based on the first embodiment, is almost the same as the process flow of the first embodiment shown in FIG.
In the method for operating a master module which is a computer (calculator), the difference is that the control target information output step (ad) (SA0204) performs a process of outputting the same control target information together with control start command information as control target information which is information for setting physical quantity control targets for each slave module based on the measurement results included in the received reply.
<実施形態2 ハードウェア構成>
実施形態1を基礎とする実施形態2のハードウェア構成は、マスターモジュール、スレーブモジュール共に、図3、図4に示す実施形態1のハードウェアと同様である。
Second Embodiment Hardware Configuration
The hardware configuration of the second embodiment based on the first embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 3 and 4 for both the master module and the slave module.
<実施形態2 効果>
マスターモジュールが全スレーブモジュールへ同一の制御目標情報を送信する場合、マスターモジュールが各スレーブモジュールの担当ポイントの物理量や物理量制御情報の補正を行い、各スレーブモジュール(又はスレーブモジュールの担当するポイントごと)に異なる制御目標情報を出力しなくて済む。スレーブモジュールごとに自機の担当ポイントの補正情報を持ち、制御目標情報を補正する構成とすれば、マスターモジュールは各スレーブモジュール又は各スレーブモジュールが担当するポイントのばらつきの補正をスレーブモジュールへ委託できる。
<Effects of Second Embodiment>
When the master module transmits the same control target information to all slave modules, the master module corrects the physical quantities and physical quantity control information of the points assigned to each slave module, eliminating the need to output different control target information to each slave module (or for each point assigned to a slave module). If each slave module has correction information for its assigned points and is configured to correct the control target information, the master module can entrust the slave module with the correction of variations in each slave module or the points assigned to each slave module.
<実施形態3>
<実施形態3 概要>主に請求項3:マスターモジュールも物理量測定ポイントを担当
<Embodiment 3>
<Outline of embodiment 3> Mainly claim 3: The master module is also responsible for the physical quantity measurement point
実施形態3は、実施形態1又は実施形態2のいずれかを基礎として、マスターモジュールと、これと連携し、制御対象物の物理量制御器である一以上のスレーブモジュールと、からなる複数ポイント物理量制御システムであり、スレーブモジュールだけではなく、マスターモジュールも制御対象物を持つように構成される。
<実施形態3 機能的構成>
Embodiment 3 is based on either
<Functional Configuration of Third Embodiment>
図5は、実施形態1を基礎とした本実施形態3の複数ポイント物理量制御システムの機能的構成一例を示すブロック図である。図5に示すように、本発明の複数ポイント物理量制御システムは、マスターモジュール(0501)が、起動命令受付部(AA)(0502)と、返信促進情報出力部(AB)(0503)と、返信受信部(AC)(0504)と、制御目標情報出力部(AD)(0505)と、から構成され、さらに物理量測定部(AE)(0506)と、物理量制御情報出力部(AF)(0507)とを有し、
スレーブモジュール(0510)が、起動命令受付部(BA)(0511)と、スレーブID保持部(BB)(0512)と、物理量測定部(BD)(0514)と、物理量制御情報出力部(BE)(0515)と、返信促進情報受信部(BF)(0516)と、返信出力部(BG)(0517)と、制御目標情報受信部(BH)(0518)と、制御目標情報保持部(BJ)(0519)と、出力命令部(BM)(0521)と、から構成される。マスターモジュールの物理量測定部(AE)(0506)と、物理量制御情報出力部(AF)(0507)以外は、上記他の実施形態と同様のため、以下、マスターモジュールの物理量測定部(AE)(0506)と、物理量制御情報出力部(AF)(0507)のみ説明する。なお、実施形態2を基礎としても同様の効果が得られる。
Fig. 5 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a multi-point physical quantity control system according to the third embodiment based on the first embodiment. As shown in Fig. 5, the multi-point physical quantity control system of the present invention includes a master module (0501) that is composed of an activation command receiving unit (AA) (0502), a reply prompting information output unit (AB) (0503), a reply receiving unit (AC) (0504), and a control target information output unit (AD) (0505), and further includes a physical quantity measuring unit (AE) (0506) and a physical quantity control information output unit (AF) (0507),
The slave module (0510) is composed of a start command receiving unit (BA) (0511), a slave ID holding unit (BB) (0512), a physical quantity measuring unit (BD) (0514), a physical quantity control information output unit (BE) (0515), a reply prompting information receiving unit (BF) (0516), a reply output unit (BG) (0517), a control target information receiving unit (BH) (0518), a control target information holding unit (BJ) (0519), and an output command unit (BM) (0521). Since the components other than the physical quantity measuring unit (AE) (0506) and the physical quantity control information output unit (AF) (0507) of the master module are the same as those of the other embodiments described above, only the physical quantity measuring unit (AE) (0506) and the physical quantity control information output unit (AF) (0507) of the master module will be described below. The same effect can be obtained even if the second embodiment is used as a basis.
<実施形態3 マスターモジュール 物理量測定部(AE)(0506)>
マスターモジュールの物理量測定部(AE)(0506)は、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定するように構成される。
<Embodiment 3: Master module physical quantity measurement unit (AE) (0506)>
The physical quantity measurement unit (AE) (0506) of the master module is configured to measure the physical quantity of a measurement point of the controlled object.
図10に示す加熱加工の例を用いて、本実施形態の一例を説明する。マスターモジュール(1002)にも、制御対象物である加工部材(1008)の物理量測定のための温度計(1007)が4系統接続され、物理量の制御のためヒータ(1006)が4系統接続されている。マスターモジュールが担当する物理量測定ポイントでの測定結果も、スレーブモジュールからの測定結果と合わせて、制御目標情報を決定する。なお、物理量(温度)測定の接続数、物理量制御のための接続数は、図10の例には限定されない。 An example of this embodiment will be described using the example of heating processing shown in FIG. 10. Four thermometers (1007) for measuring the physical quantities of the processed member (1008), which is the object to be controlled, are also connected to the master module (1002), and four heaters (1006) for controlling the physical quantities are connected. The measurement results at the physical quantity measurement points managed by the master module are combined with the measurement results from the slave modules to determine the control target information. Note that the number of connections for measuring physical quantities (temperature) and the number of connections for controlling the physical quantities are not limited to the example in FIG. 10.
<実施形態3 マスターモジュール 物理量制御情報出力部(AF)(0507)>
マスターモジュールの物理量制御情報出力部(AF)(0507)は、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力するように構成される。
<Third embodiment: Master module: physical quantity control information output unit (AF) (0507)>
The physical quantity control information output unit (AF) (0507) of the master module is configured to output physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on the control target information.
<実施形態3 処理の流れ>
図6に、実施形態1を基礎とした本実施形態3の複数ポイント物理量制御システムの処理の流れを示す。実施形態2を基礎としても同様の効果が得られる。左側の部分がコンピュータ(計算機)であるマスターモジュールでの処理の流れを示し、右側がコンピュータ(計算機)であるスレーブモジュールでの処理の流れを示す。マスターモジュールとスレーブモジュール間の通信は図6では、Modbus RTUプロトコルのRS-485規格のシリアル通信経路(シリアルバス)を使用することを想定している。
<Processing flow of embodiment 3>
Fig. 6 shows the process flow of the multi-point physical quantity control system of the present embodiment 3 based on the
コンピュータ(計算機)であるマスターモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(aa)(SA0601)は、マスターモジュールを起動する起動命令を受け付ける処理を行い、
物理量測定ステップ(ae)(SA0602)は、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する処理を行い、
返信促進情報出力ステップ(ab)(SA0603)は、起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する処理を行い、
返信受信ステップ(ac)(SA0604)は、返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する処理を行い
制御目標情報出力ステップ(ad)(SA0605)は、受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である開始命令情報と、を出力する処理を行い、
物理量制御情報出力ステップ(af)(SA0606)は、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する処理を行う。
The operation of the master module, which is a computer, is as follows:
The start-up command receiving step (aa) (SA0601) receives a start-up command for starting the master module,
The physical quantity measurement step (ae) (SA0602) performs a process of measuring a physical quantity of a measurement point of the controlled object,
A reply prompting information output step (ab) (SA0603) performs a process of outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the slave module when a start command is received,
The reply receiving step (ac) (SA0604) performs a process of receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of the control object handled by each slave module and a slave ID for uniquely identifying the slave; the control target information output step (ad) (SA0605) performs a process of outputting control target information, which is information for determining a physical quantity control target for each slave module based on the measurement result included in the received reply, and start command information, which is information indicating a command for each slave module to start control of its own control object;
The physical quantity control information output step (af) (SA0606) performs processing to output physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.), which is information for controlling the physical quantity of the object to be controlled based on the control target information.
コンピュータ(計算機)である各スレーブモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(ba)(SB0601)は、スレーブモジュールを起動する起動命令を受け付ける処理を行い
スレーブID保持ステップ(bb)(SB0602)は、自身を一意に特定するスレーブIDを保持する処理を行い、
物理量測定ステップ(bd)(SB0603)は、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する処理を行い、
返信促進情報受信ステップ(bf)(SB0604)は、マスターモジュールの返信促進情報出力ステップ(ab)(SA0603)から出力された返信促進情報を受信する処理を行い、
返信出力ステップ(bg)(SB0605)は、自機宛の返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信をマスターモジュールの返信受信ステップ(ac)(SA0604)へ出力するための処理を行い、
制御目標情報受信ステップ(bh)(SB0606)は、マスターモジュールの制御目標情報出力ステップ(ad)(SA0605)から出力された制御目標情報を受信する処理を行い、
制御目標情報保持ステップ(bj)(SB0607)は、自機宛の前記制御目標情報を保持する処理を行い、
出力命令ステップ(bm)(SB0608)は、制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力ステップ(be)(SB0609)に出力させる処理を行い、
物理量制御情報出力ステップ(be)(SB0609)は、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する処理を行う。
このような一連の処理をコンピュータ(計算機)である複数ポイント物理量制御システムに実行させる動作方法である。
The operation method of each slave module, which is a computer, is as follows:
A start-up command receiving step (ba) (SB0601) receives a start-up command for starting a slave module. A slave ID holding step (bb) (SB0602) holds a slave ID that uniquely identifies the slave module.
The physical quantity measurement step (bd) (SB0603) performs a process of measuring the physical quantity of a measurement point of the controlled object,
A reply prompting information receiving step (bf) (SB0604) performs a process of receiving the reply prompting information output from the reply prompting information output step (ab) (SA0603) of the master module,
A reply output step (bg) (SB0605) performs processing for outputting a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a control object that the device is responsible for and a slave ID to a reply receiving step (ac) (SA0604) of the master module when reply prompting information addressed to the device itself is received,
A control target information receiving step (bh) (SB0606) performs a process of receiving the control target information output from the control target information output step (ad) (SA0605) of the master module,
A control target information holding step (bj) (SB0607) performs a process of holding the control target information addressed to the own device,
In the output command step (bm) (SB0608), when control start command information is received, a process is performed to output the first physical quantity control information after startup to a physical quantity control information output step (be) (SB0609),
The physical quantity control information output step (be) (SB0609) performs processing to output physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.), which is information for controlling the physical quantity of the object to be controlled based on the control target information.
This is an operating method for causing a multi-point physical quantity control system, which is a computer, to execute such a series of processes.
<実施形態3 ハードウェア> <Embodiment 3: Hardware>
図7は、本実施形態の複数ポイント物理量制御システムのマスターモジュールのハードウェア構成の一例を示す概念図である。図7に示すように、CPU(0701)と、不揮発性メモリ(0702)(例えば、ROM、SSDなど)と、主メモリ(0703)と、制御用PCや記録計などとの接続のためのイーサネット通信I/F(0704)(図7中では、インターフェースをI/Fと略記)と、制御モジュールなどとの接続のための汎用のシリアル通信インターフェースI/F1(0705)と、ユーザI/F(0706)と、内部バス(0710)との通信I/F(0711)をコントロールするバスコントローラ(0709)と、内部バス伝送時にDMA方式(メモリとのデータ転送時にCPUを介さず転送する方法)を行うためのコントローラDMAC(0708)と、物理量測定結果入力(0713)と物理量制御情報出力(0714)のインターフェースである制御系I/F(0712)とを備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス(0707)を備える。CPUはカスタマイズされた専用CPUを使い、OS(オペレーティングシステム)の代わりに専用のファームウェアを使用することもできる。また複数コアのCPU又は/及び十分なキャッシュメモリを持つシステムであれば、メモリ不足による動作遅延を防止しやすいため、好ましい。 Figure 7 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of a master module of the multi-point physical quantity control system of this embodiment. As shown in FIG. 7 , the device includes a CPU (0701), a non-volatile memory (0702) (e.g., ROM, SSD, etc.), a main memory (0703), an Ethernet communication I/F (0704) (interface is abbreviated as I/F in FIG. 7 ) for connection with a control PC, a recorder, etc., a general-purpose serial communication interface I/F1 (0705) for connection with a control module, etc., a user I/F (0706), a bus controller (0709) for controlling a communication I/F (0711) with an internal bus (0710), a controller DMAC (0708) for performing a DMA method (a method of transferring data to and from a memory without going through the CPU) during internal bus transmission, and a control system I/F (0712) which is an interface for a physical quantity measurement result input (0713) and a physical quantity control information output (0714), and a system bus (0707) for transmitting and receiving signals between them. The CPU can be a customized dedicated CPU, and dedicated firmware can be used instead of an OS (operating system). Also, a system with a multi-core CPU and/or sufficient cache memory is preferable, as it is easier to prevent operational delays due to memory shortages.
不揮発性メモリには、OS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、
マスターモジュールを起動する起動命令を受け付ける起動命令受付プログラムと、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力プログラムと、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信プログラムと、
受信した返信に含まれる前記測定結果に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量制御目標を定めるための情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力プログラムと、さらに制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定プログラムと、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力プログラムなどの各種プログラムや特定ポート番号が記録されている。そして、各プログラムを展開及び実行しインターフェースを介して取得した情報やデータを不揮発性メモリに格納し、格納された情報やデータを主メモリのワーク領域にてプログラムの実行による加工などを行い、不揮発性メモリに保持し、又はイーサネット通信インターフェース又はシリアル通信インターフェースを介してプログラムの実行により上位制御機器へ出力する。
In addition to the operating system and device drivers, non-volatile memory also contains
a start-up command receiving program that receives a start-up command for starting the master module;
a reply prompting information output program for outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output program when a start command is received;
a reply receiving program for receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of a controlled object managed by each slave module and a slave ID for uniquely identifying the slave module;
Various programs and specific port numbers are recorded, such as a control target information output program that outputs control target information, which is information for determining a physical quantity control target for each slave module based on the measurement result included in the received reply, and control start command information, which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control object, a physical quantity measurement program that further measures the physical quantity of a measurement point of the control object, and a physical quantity control information output program that outputs physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.), which is information for controlling the physical quantity of the control object based on the control target information. Then, each program is deployed and executed, and information and data acquired via the interface are stored in a nonvolatile memory, and the stored information and data are processed by executing the program in a work area of the main memory, and are retained in the nonvolatile memory, or are output to a higher-level control device by executing the program via an Ethernet communication interface or a serial communication interface.
図8は、本実施形態の複数ポイント物理量制御システムの各スレーブモジュールのハードウェア構成の一例を示す概念図である。図8に示すように、CPU(0801)と、不揮発性メモリ(0802)(例えば、ROM、SSDなど)と、主メモリ(0803)と、制御モジュールなどとの接続のための汎用のシリアル通信インターフェースI/F1(0804)と、ユーザI/F(0805)と、内部バス(0809)との通信I/F(0810)をコントロールするバスコントローラ(0808)と、内部バス伝送時にDMA方式(メモリとのデータ転送時にCPUを介さず転送する方法)を行うためのコントローラDMAC(0807)と、物理量測定結果入力(0812)と物理量制御情報出力(0813)のインターフェースである制御系I/F(0811)と、を備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス(0806)を備える。CPUはカスタマイズされた専用CPUを使い、OS(オペレーティングシステム)の代わりに専用のファームウェアを使用することもできる。また複数コアのCPU又は/及び十分なキャッシュメモリを持つシステムであれば、メモリ不足による動作遅延を防止しやすいため、好ましい。 8 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of each slave module of the multi-point physical quantity control system of this embodiment. As shown in FIG. 8, the system includes a CPU (0801), a non-volatile memory (0802) (e.g., ROM, SSD, etc.), a main memory (0803), a general-purpose serial communication interface I/F1 (0804) for connecting to a control module, a user I/F (0805), a bus controller (0808) for controlling a communication I/F (0810) with an internal bus (0809), a controller DMAC (0807) for performing a DMA method (a method of transferring data to and from a memory without going through a CPU) during internal bus transmission, and a control system I/F (0811) which is an interface between a physical quantity measurement result input (0812) and a physical quantity control information output (0813), and a system bus (0806) for transmitting and receiving signals between them. The CPU can be a customized dedicated CPU, and dedicated firmware can be used instead of an OS (operating system). Also, a system with a multi-core CPU and/or sufficient cache memory is preferable, as it is easier to prevent operational delays due to memory shortages.
不揮発性メモリには、OS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、
スレーブモジュールを起動する起動命令を受け付ける起動命令受付プログラムと、自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持プログラムと、制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定プログラムと、制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力プログラムと、マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信プログラムと、自機宛の返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力プログラムと、制御目標情報を受信する制御目標情報受信プログラムと、自機宛の前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持プログラムと、制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力プログラムに出力させる出力命令プログラムなどの各種プログラムや特定ポート番号が記録されている。そして、各プログラムを展開及び実行しインターフェースを介して取得した情報やデータを不揮発性メモリに格納し、格納された情報やデータを主メモリのワーク領域にてプログラムの実行による加工などを行い、不揮発性メモリに保持し、又はシリアル通信インターフェースを介してプログラムの実行によりマスターモジュールへ応答を出力する。
<実施形態3 効果>
In addition to the operating system and device drivers, non-volatile memory also contains
Various programs and specific port numbers are recorded, such as a startup command receiving program that receives a startup command to start up the slave module, a slave ID holding program that holds a slave ID that uniquely identifies the program, a physical quantity measurement program that measures a physical quantity of a measurement point of a controlled object, a physical quantity control information output program that outputs physical quantity control information (e.g., information that determines the amount of current for heating, etc.) that is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on control target information, a reply prompting information receiving program for receiving reply prompting information from the master module, a reply output program that outputs a reply including the measurement results of the physical quantities at the measurement points of the controlled object that the program is responsible for and the slave ID when reply prompting information addressed to the program is received, a control target information receiving program that receives control target information, a control target information holding program that holds the control target information addressed to the program, and an output command program that causes the physical quantity control information output program to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received. Then, each program is expanded and executed, and information and data obtained via the interface are stored in non-volatile memory, and the stored information and data are processed by executing the program in the work area of the main memory, and retained in the non-volatile memory, or a response is output to the master module by executing the program via the serial communication interface.
<Effects of Third Embodiment>
本実施形態4の複数ポイント物理量制御システムによれば、マスターモジュール自身が制御対象物を制御する場合に、マスターモジュールの制御対象物の物理量も、制御目標情報を設定する際のデータとすることができる。同じスレーブモジュールの台数を使用してもより多くの地点の制御対象物を制御することができる。 According to the multi-point physical quantity control system of this embodiment 4, when the master module itself controls a control object, the physical quantity of the control object of the master module can also be used as data when setting the control target information. Even if the same number of slave modules are used, it is possible to control control objects at more locations.
Claims (9)
マスターモジュールは、
起動命令受付部(AA)と、
時間長を測定する時間長測定部(AH)と、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力部(AB)と、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信部(AC)と、
起動後、時間長測定部(AH)によって計測された所定の起動待機時間経過後に、スレーブモジュールへ後記する制御目標情報として所定の暫定値を出力し、
出力した制御目標情報に対する各スレーブモジュールからの返信に含まれる物理量測定ポイントにおける物理量の前記測定結果に基づいて、各物理量測定ポイントの物理量が共通の物理量処理プロファイルの目標に到達する物理量を基準に選定し、選定した物理量に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量を制御するための物理量の目標を示す情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力部(AD)と、
を有し、
スレーブモジュールは、
起動命令受付部(BA)と、
自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持部(BB)と、
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定部(BD)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力部(BE)と、
マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信部(BF)と、
返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力部(BG)と、
制御目標情報を受信する制御目標情報受信部(BH)と、
前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持部(BJ)と、
制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力部(BE)に出力させる出力命令部(BM)と、
を有するように構成された複数ポイント物理量制御システム。 A multi-point physical quantity control system comprising a master module and one or more slave modules which cooperate with the master module and are physical quantity controllers of a controlled object,
The master module is
An activation command receiving unit (AA);
A time length measuring unit (AH) for measuring time length;
a reply prompting information output unit (AB) for outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output unit (AB) when a start command is received;
a reply receiving unit (AC) for receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of a control target object that each slave module is responsible for, and a slave ID that uniquely identifies the slave module;
After startup, when a predetermined startup standby time measured by the time length measurement unit (AH) has elapsed, a predetermined provisional value is output to the slave module as control target information (described later),
a control target information output unit (AD) which selects , based on the measurement results of the physical quantities at the physical quantity measurement points included in the responses from the slave modules in response to the outputted control target information, a physical quantity at which the physical quantity at each physical quantity measurement point reaches a target of a common physical quantity processing profile, and outputs control target information which is information indicating a target of the physical quantity for controlling the physical quantity for each slave module based on the selected physical quantity, and control start command information which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control target;
having
The slave module is
A start command receiving unit (BA),
a slave ID holding unit (BB) for holding a slave ID that uniquely identifies itself;
A physical quantity measuring unit (BD) for measuring a physical quantity at a measurement point of a control object;
a physical quantity control information output unit (BE) that outputs physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of a control target object based on control target information;
a reply prompting information receiving unit (BF) for receiving reply prompting information from the master module;
a reply output unit (BG) that outputs a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a control object that is in charge of the reply output unit (BG) when reply prompting information is received, and a slave ID;
A control target information receiving unit (BH) for receiving control target information;
A control target information storage unit (BJ) for storing the control target information;
an output command unit (BM) for causing a physical quantity control information output unit (BE) to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received;
A multipoint physical quantity control system configured to have:
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定部(AE)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力部(AF)と、を有する請求項1又は請求項2記載のいずれかに記載の複数ポイント物理量制御システム。 The master module also has a physical quantity measurement section (AE) that measures the physical quantity of the measurement point of the controlled object,
a physical quantity control information output unit (AF) for outputting physical quantity control information (e.g., information for determining an amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of a controlled object based on control target information.
計算機であるマスターモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(aa)と、
時間長を測定する時間長測定ステップ(ah)と、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力ステップ(ab)と、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信ステップ(ac)と、
起動後、時間長測定ステップ(ah)で計測された所定の起動待機時間経過後に、スレーブモジュールへ後記する制御目標情報として所定の暫定値を出力し、
出力した制御目標情報に対する各スレーブモジュールからの返信に含まれる物理量測定ポイントにおける物理量の前記測定結果に基づいて、各物理量測定ポイントの物理量が共通の物理量処理プロファイルの目標に到達する物理量を基準に選定し、選定した物理量に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量を制御するための物理量の目標を示す情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力ステップ(ad)と、を有し、
計算機であるスレーブモジュールの動作方法は、
起動命令受付ステップ(ba)と、
自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持ステップ(bb)と、
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定ステップ(bd)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力ステップ(be)と、
マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信ステップ(bf)と、
返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力ステップ(bg)と、
制御目標情報を受信する制御目標情報受信ステップ(bh)と、
前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持ステップ(bj)と、
制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力ステップ(be)に出力させる出力命令ステップ(bm)と、
を有するように構成された計算機である複数ポイント物理量制御システムの動作方法。 A method for operating a multi-point physical quantity control system, which is a computer including a master module and one or more slave modules which cooperate with the master module and are physical quantity controllers of a controlled object, comprising the steps of:
The operation of the master module, which is a computer, is as follows:
A start command receiving step (aa);
A time length measurement step (ah) for measuring a time length;
a reply prompting information output step (ab) of outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output step (ab) when the start command is received;
a reply receiving step (ac) of receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of the controlled object managed by each slave module and a slave ID that uniquely identifies the slave module;
After startup, when a predetermined startup waiting time measured in the time length measurement step (ah) has elapsed, a predetermined provisional value is output to the slave module as control target information (described later);
a control target information output step (ad) of selecting, based on the measurement results of the physical quantities at the physical quantity measurement points included in the responses from the slave modules in response to the outputted control target information, a physical quantity at which the physical quantity at each physical quantity measurement point reaches a target of a common physical quantity processing profile as a criterion, and outputting control target information which is information indicating a target of the physical quantity for controlling the physical quantity for each slave module based on the selected physical quantity, and control start command information which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control target,
The operation method of the slave module, which is a computer, is as follows:
A start command receiving step (ba);
a slave ID storage step (bb) of storing a slave ID that uniquely identifies the slave device itself;
A physical quantity measuring step (bd) of measuring a physical quantity of a measurement point of a control object;
a physical quantity control information output step (be) of outputting physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on the control target information;
a reply prompting information receiving step (bf) for receiving reply prompting information from the master module;
a reply output step (bg) of outputting a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a controlled object that is managed by the reply output step when reply prompting information is received, and a slave ID;
a control target information receiving step (bh) of receiving control target information;
a control target information holding step (bj) for holding the control target information;
an output command step (bm) for causing a physical quantity control information output step (be) to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received;
A method of operating a multipoint physical quantity control system, the method being a computer configured to include:
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定ステップ(ae)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力ステップ(af)と、を有する請求項4又は請求項5のいずれかに記載の計算機である複数ポイント物理量制御システムの動作方法。 The operation method of the master module, which is a computer, also includes a physical quantity measurement step (ae) for measuring the physical quantity of a measurement point of a controlled object,
and a physical quantity control information output step (af) of outputting physical quantity control information (e.g., information for determining an amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on the control target information.
計算機であるマスターモジュールに読み取り可能な動作プログラムは、
起動命令受付ステップ(aa)と、
時間長を測定する時間長測定ステップ(ah)と、
起動命令を受付けた場合に、自身と連携するスレーブモジュールを確定するためにスレーブモジュールとの通信線にスレーブモジュールからの返信を促すための情報である返信促進情報を出力する返信促進情報出力ステップ(ab)と、
返信促進情報に対するスレーブモジュールからの返信であって、各スレーブモジュールが担当する制御対象物の物理量測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブモジュールを一意に特定するスレーブIDと、を含む返信を受信する返信受信ステップ(ac)と、
起動後、時間長測定ステップ(ah)で計測された所定の起動待機時間経過後に、スレーブモジュールへ後記する制御目標情報として所定の暫定値を出力し、
出力した制御目標情報に対する各スレーブモジュールからの返信に含まれる物理量測定ポイントにおける物理量の前記測定結果に基づいて、各物理量測定ポイントの物理量が共通の物理量処理プロファイルの目標に到達する物理量を基準に選定し、選定した物理量に基づいて各スレーブモジュールに対して物理量を制御するための物理量の目標を示す情報である制御目標情報と、各スレーブモジュールが自身の制御対象物の制御を開始する命令を示す情報である制御開始命令情報と、を出力する制御目標情報出力ステップ(ad)と、を有し、
計算機であるスレーブモジュールに読み取り可能な動作プログラムは、
起動命令受付ステップ(ba)と、
自身を一意に特定するスレーブIDを保持するスレーブID保持ステップ(bb)と、
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定ステップ(bd)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力ステップ(be)と、
マスターモジュールからの返信促進情報を受信するための返信促進情報受信ステップ(bf)と、
返信促進情報を受信した場合に自身が担当する制御対象物の測定ポイントにおける物理量の測定結果と、スレーブIDと、を含む返信を出力する返信出力ステップ(bg)と、
制御目標情報を受信する制御目標情報受信ステップ(bh)と、
前記制御目標情報を保持する制御目標情報保持ステップ(bj)と、
制御開始命令情報を受信した場合に起動後最初の物理量制御情報を物理量制御情報出力ステップ(be)に出力させる出力命令ステップ(bm)と、
を有するように構成された計算機である複数ポイント物理量制御システムに読み取り可能な動作プログラム。 An operating program readable by a multi-point physical quantity control system, which is a computer including a master module and one or more slave modules which cooperate with the master module and are physical quantity controllers for a controlled object, comprising:
The operating program that can be read by the master module, which is a computer, is
A start command receiving step (aa);
A time length measurement step (ah) for measuring a time length;
a reply prompting information output step (ab) of outputting reply prompting information, which is information for prompting a reply from the slave module to a communication line with the slave module in order to determine a slave module to cooperate with the reply prompting information output step (ab) when the start command is received;
a reply receiving step (ac) of receiving a reply from a slave module in response to the reply prompting information, the reply including a measurement result of a physical quantity at a physical quantity measurement point of the controlled object managed by each slave module and a slave ID that uniquely identifies the slave module;
After the start-up, when the predetermined start-up waiting time measured in the time length measurement step (ah) has elapsed, a predetermined provisional value is output to the slave module as control target information to be described later,
a control target information output step (ad) of selecting, based on the measurement results of the physical quantities at the physical quantity measurement points included in the responses from the slave modules in response to the outputted control target information, a physical quantity at which the physical quantity at each physical quantity measurement point reaches a target of a common physical quantity processing profile as a criterion, and outputting control target information which is information indicating a target of the physical quantity for controlling the physical quantity for each slave module based on the selected physical quantity, and control start command information which is information indicating a command for each slave module to start controlling its own control target,
The operating program that can be read by the slave module, which is a computer, is
A start command receiving step (ba);
a slave ID storage step (bb) of storing a slave ID that uniquely identifies the slave device itself;
A physical quantity measuring step (bd) of measuring a physical quantity of a measurement point of a control object;
a physical quantity control information output step (be) of outputting physical quantity control information (e.g., information for determining the amount of current for heating, etc.) which is information for controlling the physical quantity of the controlled object based on the control target information;
a reply prompting information receiving step (bf) for receiving reply prompting information from the master module;
a reply output step (bg) of outputting a reply including a measurement result of a physical quantity at a measurement point of a controlled object that is managed by the reply output step when reply prompting information is received, and a slave ID;
a control target information receiving step (bh) of receiving control target information;
a control target information holding step (bj) for holding the control target information;
an output command step (bm) for causing a physical quantity control information output step (be) to output the first physical quantity control information after startup when control start command information is received;
An operating program readable by a multipoint physical quantity control system, the multipoint physical quantity control system being a computer configured to have:
制御対象物の測定ポイントの物理量を測定する物理量測定ステップ(ae)と、
制御目標情報に基づいて制御対象物の物理量を制御するための情報である物理量制御情報(例えば加熱するための電流量等を決定する情報)を出力する物理量制御情報出力ステップ(af)と、を有する請求項7又は請求項8のいずれかに記載の計算機である複数ポイント物理量制御システムに読み取り可能な動作プログラム。 The operating program readable by the master module, which is a computer, is a physical quantity measurement step (ae) for measuring the physical quantity of the measurement point of the controlled object;
and a physical quantity control information output step (af) of outputting physical quantity control information (e.g., information for determining an amount of current for heating, etc.) which is information for controlling a physical quantity of a control target object based on control target information.
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