数据收集系统、数据收集装置、数据收集系统程序、以及数据收集程序

技术领域

本发明涉及从控制装置中收集数据的数据收集系统、数据收集装置、数据收 集系统程序、以及数据收集程序，该控制装置广泛应用于包含钢铁、造纸车间或汽 车产业等的组装操作的FA领域、化学车间等PA领域、以及上下水道系统或其他公 共系统等产业用系统的控制收集。

背景技术

用于控制车间设备等控制对象的通常的控制系统由通过网络连接的多台控制 装置构成,通过经由该网络在控制装置间进行控制信息的传输来控制车间设备。

此外，通过经由该网络从控制装置收集过程值等数据，来监视车间设备。

在该控制系统中对控制车间设备过程中的数据进行存储，例如，当车间设备 发生某种异常现象时，考虑到通过对所存储的数据进行分析，会有助于探明所发生 的异常现象的原因以及制定解决方案。

因此，就希望与所存储的数据的时刻相一致地在相同的显示画面上显示多个 过程值等。

在专利文献1中，提出了以下钢铁设备系统的数据收集装置，在该数据收集 装置中，以二进制数据的形式收集控制装置输出至钢铁车间的控制信息，并以二进 制数据的形式收集由控制装置输出的控制信息所控制的钢铁车间的事件信息，对同 一时刻收集到的控制信息的二进制数据和事件信息的二进制数据添加通用关键词， 存储添加有通用关键词的控制信息的二进制数据，并存储添加有通用关键词的事件 信息的二进制数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010－271850号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，由于控制钢铁、造纸车间的多个控制装置以数毫秒的控制周期进行工 作，因此若以数毫秒的控制周期来收集专利文献1所记载的控制装置传输的数据， 则由于控制运算而产生的负荷等，有时会导致采样时刻发生前后数微秒左右的偏 差。

因此，采集由多个控制装置提供的数据的时刻不准确且不一定一致，从而难 以将同一时刻的过程值适当地显示在相同的显示画面上。

本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种以简单的结构在适当的采样时刻 收集数据的数据收集系统、数据收集装置、数据收集系统程序、以及数据收集程序。

解决技术问题所采用的技术方案

为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集系统的第一特征在于，该数据收 集系统具备对由控制装置提供的数据进行收集的多个数据收集装置、以及通过网络 与所述多个数据收集装置相连接的、对由所述多个数据收集装置收集到的数据进行 显示的数据显示装置，所述多个数据收集装置包括：时钟，该时钟进行计时；存储 部，该存储部将由所述时钟计时得到的时刻与所述数据建立关联，并作为过程数据 进行存储；以及微处理器，该微处理器具有多个微处理器内核，其中的某一个微处 理器内核仅执行判定处理，该判定处理基于由所述时钟计时得到的时刻对是否达到 采样周期进行判定，在判定为达到所述采样周期时，其他的微处理内核将所述过程 数据存储到所述存储部中，所述数据显示装置基于存储在所述多个数据收集装置的 所述存储部中的过程数据，以时间轴相一致的方式将多个所述数据显示在显示部 中。

本发明所涉及的数据收集系统的第二特征在于，所述多个数据收集装置中的 某一个数据收集装置是按规定间隔将由本装置的时钟计时得到的时刻发送给其他 的数据收集装置的主数据收集装置，其他数据收集装置基于由所述主数据收集装置 发送来的时刻，对本装置所具备的时钟的时刻进行校准。

为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集装置的第一特征在于，包括：时 钟，该时钟进行计时；存储部，该存储部将由所述时钟计时得到的时刻与控制对象 的数据建立关联，并作为过程数据进行存储；以及微处理器，该微处理器具有多个 微处理器内核，其中的某一个微处理器内核仅执行判定处理，该判定处理基于由所 述时钟计时得到的时刻对是否达到采样周期进行判定，在判定为达到所述采样周期 时，其他的微处理内核将所述过程数据存储到所述存储部中。

为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集系统程序的第一特征在于，该数 据收集系统程序由多个数据收集装置、以及数据显示装置所执行，该多个数据收集 装置对由控制装置提供的数据进行收集，该数据显示装置通过网络与所述多个数据 收集装置相连接，且对由所述多个数据收集装置所收集到的数据进行显示，在所述 多个数据收集装置中执行以下步骤：存储步骤，在该存储步骤中，将由时钟计时得 到的时刻与所述数据建立关联，并作为过程数据存储到存储部中；以及存储控制步 骤，在该存储控制步骤中，多个微处理器内核中的某一个微处理器内核仅执行判定 处理，该判定处理基于由所述时钟计时得到的时刻对是否达到采样周期进行判定， 在判定为达到所述采样周期时，其他的微处理内核将所述过程数据存储到所述存储 部中，在所述数据显示装置中执行显示步骤，在该显示步骤中，基于存储在所述多 个数据收集装置的所述存储部中的过程数据，以时间轴相一致的方式将多个所述数 据显示在显示部中。

本发明所涉及的数据收集系统程序的第二特征在于，在所述多个数据收集装 置中的某一个数据收集装置中还执行起到主数据收集装置作用的步骤，在该步骤中 按规定间隔将由本装置的时钟计时得到的时刻发送给其他的数据收集装置，在其他 数据收集装置中还执行以下步骤，即：基于由所述主数据收集装置发送来的时刻， 对本装置所具备的时钟的时刻进行校准。

为实现上述目的，本发明所涉及的数据收集程序的第一特征在于，在计算机 上执行以下步骤：存储步骤，在该存储步骤中，将由时钟计时得到的时刻与控制对 象的数据建立关联，并作为过程数据存储到存储部中；以及存储控制步骤，在该存 储控制步骤中，多个微处理器内核中的某一个微处理器内核仅执行判定处理，该判 定处理基于由所述时钟计时得到的时刻对是否达到采样周期进行判定，在判定为达 到所述采样周期时，其他的微处理内核将所述过程数据存储到所述存储部中。

发明效果

根据本发明的数据收集系统、数据收集装置、数据收集系统程序、以及数据 收集程序，能够以简单的结构、在适当的采样时刻对数据进行收集。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的连接关系的图。

图2是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的控制装置及数据收集装置 所具备的共用存储器的扫描传输概念的示意图。

图3是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的数据收集装置的结 构的图。

图4是表示本发明的实施方式1的数据收集系统所具备的数据收集装置执行 处理的处理步骤的流程图。

具体实施方式

以下,参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。

<实施方式1>

图1是表示本发明的实施方式1的数据收集系统的连接关系的图。

如图1所示，本发明的实施方式1的数据收集系统1具备控制装置21～22、 以及数据收集装置41～43，分别经由控制网络52相连接。此外，数据收集系统1 具备监视装置62，经由上位网络51与数据收集装置41～43相连接。

控制装置21～22例如由以PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻 辑控制器)为代表的控制用控制器构成。

数据收集装置41～43对由控制装置21～22提供的数据进行收集。这里，所 谓数据是指例如在以热轧车间的车间设备作为控制对象的情况下，在运行热轧车间 上所需的关于车间控制设备的各种数据，即，制造指示数据，制造实际数据、警报 数据、轧辊数据、模型计算数据、模型学习数据、常数数据、参数数据等。

此外，连接至控制网络52的数据收集装置41～43、控制装置21～22具有共 用存储器，通过在各个装置间进行控制数据的扫描传输(循环传输)，来实现作为 网络装置的功能。

因此，在各共用存储器内设有分别在各装置间进行分配的发送数据区域和接 收数据区域。由此，例如，利用一次数据传输将控制装置21的发送数据区域内的 数据发送给连接至控制网络52的所有装置内的共用存储器。关于该共用存储器的 扫描传输概念将在后文中阐述。

显示装置61具备有机EL(electroluminescence：电致发光)显示器、液晶 显示器等图像输出装置，与监视装置62相连接。显示装置61基于由监视装置62 提供的输出信号，显示图表等。

监视装置62基于数据收集装置41～43的存储部中所存储的过程数据，以使 多个数据的时间轴相一致的方式将数据显示在显示装置61上。具体而言，监视装 置62在显示装置61的一个趋势图上以时刻相一致的方式显示从数据收集装置 41～43获得的数据。

图2是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1的控制装置21～22及数据 收集装置41～43所具备的共用存储器的扫描传输概念的示意图。

如图2的C1行所示，在每个控制周期，利用一次数据传输将控制装置21的 发送数据区域内的数据传输给连接至同一个传输路径的所有装置(控制装置22～ 23、以及数据收集装置41～43)各自的共用存储器。同样地，如C2行所示，在每 个控制周期，也将控制装置22的发送数据区域内的数据传输给控制装置21、23、 以及数据收集装置41～43各自的共用存储器。

由此，由于在各共用存储器内设有分别在各装置间进行分配的发送数据区域 和接收数据区域，通过扫描传输将数据传输给所有装置内的共用存储器，因此能够 在各装置间共用相同的数据。

图3是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的数据收集装置 41～43的结构的图。

如图3所示，数据收集系统1具有经由控制网络52相连接的数据收集装置 41～43。

数据收集装置41(主数据收集装置)包括第一网卡411、第二存储部412、第 二网卡413、以及CPU414，分别经由总线417相连接。

第一网卡411是用于与控制网络52相连接的接口卡，包括以自推进方式进行 计时的计时器411a、第一存储部411b、第一存储控制部411c、以及发送部411d。

第一存储部411b是上述共用存储器，存储由控制装置21～22提供的数据。

第一存储部411b的发送数据区域内的数据被改写，则第一存储控制部411c 向其他装置进行扫描传输，或者通过扫描传输来改写第一存储部411b的接收数据 区域内的数据。

发送部411d在利用本装置即数据收集装置41的计时器411a计时得到的时刻， 例如，以10(毫秒)等规定间隔在控制网络52上进行多播(multicast)。

第二存储部412将由计时器411a计时得到的时刻和存储在第一存储部411b 中的数据建立关联，并作为过程数据进行存储。

第二网卡413是用于与上位网络51相连接的接口卡。

CPU414进行数据收集装置41的关键控制。此外，CPU414具有4个微处理器 内核414a～414d。

在这些微处理器内核414a～414d中，微处理器内核414d仅进行判定处理， 基于由计时器411a计时得到的时刻对是否达到采样周期进行判定。例如，使用搭 载于OS(Operating System：操作系统)上的API(Application Program Interface： 应用程序接口)等来进行设定，使得将判定处理仅分配给微处理器内核414d。这 里，预先将采样周期设定为例如1(毫秒)。

由此，即使CPU414的处理负荷变大，但由于微处理器内核414d仅执行判定 处理，因此仍能够对是否达到采样周期进行准确的判定。

另一方面，在由微处理器内核414d判定为达到采样周期时，微处理器内核 414a～414c将第一存储部411b中所存储的过程数据存储到第二存储部412中。

数据收集装置42、43与数据收集装置41相同，具备第二存储部412、第二网 卡413、以及CPU414，分别经由总线417相连接。

此外，数据收集装置42、43还分别具备第一网卡421以替代第一网卡411。

第一网卡421是用于与控制网络52连接的接口卡，包括以自推进方式进行计 时的计时器411a、第一存储部411b、第一存储控制部411c、以及同步部421d。在 这些结构中，关于计时器411a、第一存储部411b以及第一存储控制部411c，分别 与第一网卡411所具备的分别标注有相同标号的结构相同，因此省略说明。

同步部421d基于从作为主数据收集装置的数据收集装置41经由控制网络52 发送数据的时刻，对本装置所具备的计时器411a的时刻进行校准。

由此，能够使数据收集装置42、43所具备的计时器411a的时刻与数据收集 装置41所具备的计时器411a的时刻相匹配。因此，能够使控制网络52上具备的 多个数据收集装置中所有的数据收集装置的时刻同步。

图4是表示本发明的实施方式1的数据收集系统1所具备的数据收集装置 41～43执行处理的处理步骤的流程图。

如图4所示，CPU414的微处理器内核414d基于由计时器411a计时得到的时 刻，对是否达到采样周期(这里为1毫秒)进行判定(步骤S101)。

在步骤S101中，在判定为达到采样周期(这里为1毫秒)的情况(YES的情 况)下，微处理器内核414a～414c将第一存储部411b中所存储的过程数据存储到 第二存储部412中(步骤S102)。

接着，在微处理器内核414a～414c将过程数据存储到第二存储部412中后， 微处理器内核414d执行步骤S101的处理。

由此，CPU414的微处理器内核414d基于由计时器411a计时得到的时刻对是 否达到采样周期(这里为1毫秒)进行判定，而不执行该判定处理以外的处理，因 此微处理器内核414d的资源全部用于该判定处理。因此，微处理器内核414d能够 以较高的精度对是否达到采样周期(这里为1毫秒)进行判定。

因此，根据本发明的实施方式1的数据收集系统1，由于微处理器内核414d 仅执行判定处理，基于由计时器411a进行计时得到的时刻对是否达到采样周期进 行判定，在由微处理器内核414d判定为达到采样周期时，微处理器内核414a～414c 将第一存储部411b中所存储的过程数据存储到第二存储部412中，因此能够将与 准确的时刻相关联的数据作为过程数据进行收集。由此，监视装置62基于该过程 数据，能够在显示装置61的一个趋势图上以时刻相一致的方式显示从数据收集装 置41～43获取的数据，从而能够防止数据在时间上的偏差。

由此，用户能够对显示装置61的趋势图上重叠显示的从数据收集装置41～43 获取的数据进行观察，在车间内发生某些异常情况时，用户通过观察该所存储的趋 势图并进行解析，能有助于探明发生异常情况的原因，以及制定解决方案。此外， 该存储的过程数据也可用于对以提高产品质量为目的的车间设备的改进进行研究 的情况。

另外，在本发明的实施方式1中，以如下数据收集装置41为例进行了说明， 即：在CPU414的微处理器内核414d判定为达到采样周期的情况下，微处理器内核 414a～414c将第一存储部411b中所存储的过程数据存储到第二存储部412中，但 并不限于此。

例如，在由CPU414的微处理器内核414d判定为达到采样周期时，也可以将 第一存储部411b中所存储的过程数据存储到第二存储部412中。

此外，在CPU414的微处理器内核414d判定为达到采样周期的情况下，也可 以将达到采样周期这一信息通知给微处理器内核414a～414c，在通知完成后，直 接再次开始是否达到采样周期的判定处理。此时，微处理器内核414a～414c在从 微处理器内核414d接收到达到采样周期的通知后，与微处理器内核414d的判定处 理并行地将第一存储部411b中所存储的过程数据存储到第二存储部412中。

由此，微处理器内核414d能够仅执行最小限度的处理，从而能够以更高的精 度来收集时刻。

此外，也可以通过执行安装于计算机中的数据收集程序来实现上述实施方式。 即，例如可以通过从存储有数据收集程序的记录介质中读取该数据收集程序，并由 CPU414执行该数据收集程序，来构成数据收集装置，也可以通过经由通信网络传 输、安装该数据收集程序，并由CPU414执行该数据收集程序，来构成数据收集装 置。同样地，通过执行数据收集系统程序，来构成数据收集装置41～43以及监视 装置62。

标号说明

1…数据收集系统

21～23…控制装置

41～43…数据收集装置

51…上位网络

52…控制网络

61…显示装置

62…监视装置

411…第一网卡

411a…计时器

411b…第一存储部

411c…第一存储控制部

411d…发送部

412…第2存储部

413…第二网卡

414…CPU

414a～414d…微处理器内核

417…总线

421…第一网卡

421d…同步部

工业上的实用性

本发明可适用于收集车间数据的数据收集系统等。