JPH04237308A - 数値制御用モニタシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は数値制御用モニタシステ
ムに関し、特にＣＮＣ化された数値制御装置（以下、単
にＣＮＣという。）におけるＣＰＵの動作を解析する数
値制御用モニタシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＣＮＣに内蔵されたＣＰＵの
動作を解析するためには、デバッガ、あるいはエミュレ
ータと称するトレース機能を備えた専用のコンピュータ
が必要であった。この専用コンピュータは、ＣＮＣのＣ
ＰＵに代えてＣＮＣ内の制御プログラムを実行するもの
であって、ターゲットデバッガとかインサーキットエミ
ュレータと呼ばれている。

【０００３】こうした専用コンピュータによってＣＰＵ
の動作解析をする方法は、ＣＮＣのシステムプログラム
を開発する際にしばしば採用され、その威力を発揮して
いる。しかし最近のＣＮＣでは、制御用のプログラム（
システムプログラム）の規模が大きくなっており、しか
もシステムの機能が膨大になってきている。このため、
システムプログラムの全ての機能についてのチェックを
テスト運転の段階で完全に終わらせることは、事実上不
可能である。

【０００４】そこで、一旦開発が終わり、製品としてユ
ーザに納品されたＣＮＣについても、内蔵されたＣＰＵ
の動作を解析する必要が生じる。とりわけ、ユーザがＣ
ＮＣを使用している段階では、ユーザは独自のＮＣプロ
グラムによってＣＮＣを運転する。従って、そこで初め
て出現するプログラムエラーに関しては、その原因はテ
スト運転によっては解明できないことがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の数値制
御用モニタシステムは、トレース機能等を備えた大型の
コンピュータによって構成されており、一般には数値制
御装置が設置された工場まで簡単には持ち込めない。し
かも一旦ＣＮＣ内に組み込まれたＲＯＭ内の制御用のソ
フトウェアは、簡単には交換ができない。そのため、制
御用のプログラムにソフトウェア障害が発生しても、Ｃ
ＮＣを機械と接続した状態では、即ち稼働中の状態では
、ソフトウェア障害の原因を簡単には調査できない。

【０００６】従って、簡単なシステムプログラムの改善
、デバッグなどでも、長時間を要するという問題点があ
った。本発明はこのような点に鑑みてなされたものであ
り、簡単なトレース機能など、数値制御装置内部のプロ
セッサの動作解析に必要なモニタ機能を内蔵した数値制
御用モニタシステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、読み取り専用の記憶手段に格納されたシ
ステムプログラムと、このシステムプログラムを制御プ
ログラムとして動作するプロセッサとを内蔵した数値制
御装置において、前記プロセッサの動作を解析するソフ
トウェアプログラムを前記読み取り専用の記憶手段に予
め格納しておき、前記数値制御装置の稼働に際して前記
プロセッサの動作状態をモニタし、モニタ結果を外部に
出力することを特徴とする数値制御用モニタシステムが
、提供される。

【０００８】

【作用】数値制御装置の稼働時に、制御用のシステムプ
ログラムを格納した記憶手段から、予め格納されたソフ
トウェアプログラムが並列に読み出される。このソフト
ウェアプログラムが実行されて、数値制御装置に内蔵さ
れたプロセッサの動作を解析し、稼働状態のモニタ結果
をオペレータに知らせる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の数値制御用モニタシステムの概
略構成を示すブロック図である。この数値制御用モニタ
システムは、ＣＮＣ１におけるシステムプログラムを制
御プログラムとして動作するプロセッサ（ＣＰＵ）の動
作を解析するものであって、ＣＮＣ１はＣＲＴ／ＭＤＩ
ユニット２を備えている。ＲＡＭ３には外部からユーザ
などが作成した専用のＮＣプログラムが書き込まれる。 このＣＮＣ１の内部には、上記ＲＡＭ３の他、ＲＯＭ（
読み取り専用メモリ）４、プログラム解析手段５、及び
タイマ手段６が設けられている。ＲＯＭ４には制御プロ
グラムとして動作するシステムプログラム４ａ、及びそ
の制御用ソフトウェアに基づくＣＰＵの動作を解析する
ソフトウェアプログラム４ｂが予め搭載される。ここで
、プログラム解析手段５は、システムプログラム４ａを
制御プログラムとして動作するＣＰＵと同一の演算手段
として構成されているが、プログラム解析手段５に専用
のプロセッサを割り当てるマルチプロセッサ構成であっ
ても良い。

【００１０】このように、数値制御用モニタシステムは
ＣＮＣ１内にあって、基本制御用のシステムプログラム
４ａとともに、次に示す４種類のソフトウェアプログラ
ム４ｂを含ませ、それによってＣＰＵの動作状態をモニ
タする。これらのソフトウェアプログラム４ｂによるモ
ニタ動作は、必要に応じてタイマ手段６に設定された所
定の周期で、所定の機能についてサンプリング的に行わ
れる。

【００１１】ソフトウェアプログラム４ｂの第１の機能
は、ＣＰＵの走った跡を記録するプログラムについての
トレース機能である。この機能は、ＣＰＵが機械語のレ
ベルでどのようなルートを走ったかをトレースリストに
記録する。

【００１２】第２の機能は、特定のＲＡＭアドレスに対
するシステムプログラム４ａのアクセス状態を記録する
メモリトレース機能である。この機能は、ＣＰＵがある
特定のＲＡＭ領域に対して、どのようなデータをリード
し、あるいはライトしたかをトレースリストに記録する
トレース機能の一種である。

【００１３】第３の機能は、制御用のシステムプログラ
ム４ａによって実行される、アドレスＡから別のアドレ
スＢまでのＣＰＵの処理時間をタイマ手段６により測定
させるタイマ機能である。これによって、プロセッサが
ある時間内で所定の処理を終了しているか否かを判断す
る。

【００１４】図２は本発明を実施するための数値制御装
置（ＣＮＣ）のハードウェアのブロック図である。プロ
セッサ１１はＲＯＭ４に格納された上記システムプログ
ラム４ａに従って、数値制御装置全体を制御する。ＲＯ
Ｍ４にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される
。ＲＡＭ３にはＳＲＡＭが使用され、上述したＮＣプロ
グラム、トレースリストのようなモニタ結果など、各種
のデータが格納される。不揮発性メモリ１４には加工プ
ログラム１４ａ、パラメータ等が記憶され、バッテリバ
ックアップされたＣＭＯＳ等が使用されるので、数値制
御装置の電源切断後もその内容が保持される。

【００１５】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１５はＭ機能、Ｓ機能、Ｔ機能等の指令を受け
て、シーケンスプログラム１５ａによってこの指令を解
読処理し、工作機械を制御する出力信号を出力する。ま
た、機械側制御回路からのリミットスイッチの信号ある
いは機械操作盤からのスイッチ信号を受けて、シーケン
ス・プログラム１５ａで処理し、機械側を制御する出力
信号を出力する。また、数値制御装置で必要な信号はバ
ス２５を経由してＲＡＭ３に転送し、プロセッサ１１に
よって、読み取られる。

【００１６】グラフィック制御回路１６は各軸の現在位
置、移動量等のＲＡＭ３に格納されたデータを表示信号
に変換し、ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２の表示装置２ａに
送り、表示装置２ａはこれを表示する。表示装置２ａは
ＣＲＴ、液晶表示装置等が使用される。キーボード２ｂ
は各種のデータを入力するのに使用される。

【００１７】軸制御回路１８はプロセッサ１１から位置
指令を受けて、サーボモータ２０を制御するための速度
指令信号をサーボアンプ１９に出力する。サーボアンプ
１９はこの速度指令信号を増幅し、サーボモータ２０を
駆動する。サーボモータ２０には位置帰還信号を出力す
るパルスコーダ２１が結合されている。パルスコーダ２
１は位置帰還パルスを軸制御回路１８にフィードバック
する。パルスコーダ２１の他にリニアスケール等の位置
検出器を使用する場合もある。これらの要素は軸数分だ
け必要であるが、各要素の構成は同じであるので、ここ
では１軸分のみ表してある。

【００１８】入出力回路２２は機械側との入出力信号の
授受を行う。すなわち機械側のリミットスイッチ信号、
機械操作盤のスイッチ信号を受け、これをＰＭＣ１５が
読み取る。また、ＰＭＣ１５からの機械側の空圧アクチ
ュエータ等を制御する出力信号を受けて、機械側に出力
する。

【００１９】手動パルス発生器２３は回転角度に応じて
、各軸を精密に移動させるパルス列を出力し、機械位置
を精密に位置決めするために使用される。手動パルス発
生器２３は通常、機械操作盤に実装される。図ではスピ
ンドルを制御するためのスピンドル制御回路、スピンド
ルアンプ、スピンドルモータ等は省略してある。また、
ここではプロセッサは１個であるが、システムに応じて
複数のプロセッサを使用したマルチ・プロセッサシステ
ムにすることもできる。

【００２０】次に、ソフトウェアプログラム４ｂによっ
て実行されるＣＰＵの動作状態のモニタ方法について説
明する。図３は上記第１のプログラムトレース機能を説
明するフローチャートである。図において、Ｓに続く数
値はステップ番号を示す。

【００２１】〔Ｓ１〕ＣＰＵ１１内のインタバルタイマ
が発生するタイマ割込みの有無を調べる。 〔Ｓ２〕割込みがなければ、ＣＰＵ１１は制御プログラ
ムに基づいて所定のＮＣ命令を実行する。 〔Ｓ３〕タイマ割込みがあれば、ＣＰＵ１１はソフトウ
ェアプログラム４ｂを実行する。即ち、プログラムトレ
ース命令を解読して、ＣＰＵ１１内のプログラムカウン
タをスタックにセーブする。

【００２２】〔Ｓ４〕次に、ＣＰＵ１１のスタックから
スタックアドレスを読み出す。 〔Ｓ５〕ＲＡＭ３に設けられたトレースエリアに、プロ
グラムカウンタから読み出された内容を書き込んで、ト
レースリストを作成する。

【００２３】図４は上記第２のメモリトレース機能を説
明するフローチャートである。この機能によれば、トレ
ース命令によって指定されたＲＡＭ領域に対する、ＣＰ
Ｕ１１のアクセス内容をトレースリストに記録できる。

【００２４】〔Ｓ１１〕ＣＰＵ１１内のインタバルタイ
マが発生するタイマ割込みの有無を調べる。 〔Ｓ１２〕割込みがなければ、ＣＰＵ１１は制御プログ
ラムに基づいて所定のＮＣ命令を実行する。 〔Ｓ１３〕割込みがあれば、ＣＰＵ１１はソフトウェア
プログラム４ｂを実行する。即ち、トレース命令を解読
して、ＣＰＵ１１からアクセス可能なＲＡＭ３のワーク
エリアを特定する。

【００２５】〔Ｓ１４〕次に、特定されたＲＡＭ３のア
ドレスを読み出す。 〔Ｓ１５〕ＲＡＭ３に設けられたトレースエリアに、Ｒ
ＡＭ３のワークエリアから読み出された内容を書き込ん
で、トレースリストを作成する。

【００２６】図５は上記第３のタイマ機能を説明するフ
ローチャートである。この機能は、制御プログラムに基
づくＣＰＵ１１の処理時間をタイマ手段６により測定し
ており、ある時間内で所定の処理が終了しているか否か
を判断できる。

【００２７】〔Ｓ２１〕システムプログラム４ａの実行
に付随して発生するトラップ命令を検出する。このトラ
ップ命令は、予めシステムプログラム４ａの評価をした
い箇所に挿入しておく。 〔Ｓ２２〕トラップ命令が検出されなければ、ＣＰＵ１
１は制御プログラムに基づいて所定のＮＣ命令を実行す
る。

【００２８】〔Ｓ２３〕トラップ命令が検出されれば、
割込みが発生し、ＣＰＵ１１はタイマ手段６における計
時動作の有無を調べる。 〔Ｓ２４〕計時中でなければ、ＣＰＵ１１はソフトウェ
アプログラム４ｂを実行する。即ち、タイマ命令を解読
して、割込みが掛けられたＣＰＵ１１で実行中のアドレ
ス内容を書き換えるとともに、タイマ処理を終了するア
ドレスを指定する。

【００２９】〔Ｓ２５〕上記タイマ命令に基づいて、タ
イマ処理を終了するアドレスの制御プログラムを書き換
えて、そこにタイマ処理終了のためのトラップ命令を設
定する。 〔Ｓ２６〕上記タイマ手段６における計時動作を開始し
、ステップＳ２２に戻って次のＮＣ命令を続行する。

【００３０】〔Ｓ２７〕ステップＳ２３で計時中と判断
されれば、タイマ手段６における計時動作を終了し、Ｃ
ＰＵ１１はタイマ手段６の計時内容を読み出す。 〔Ｓ２８〕ＲＡＭ３に設けられたトレースエリアに、読
み出された計時内容を書き込む。このとき、設定された
基準時間と比較し、その比較結果に応じて、プログラム
実行異状の有無を表示することも可能である。

【００３１】第４の機能は、上記第１乃至第３の機能に
基づくモニタ結果を外部に出力する機能である。この機
能によって、第１のトレース機能に基づくモニタ結果を
ＣＮＣの表示装置２ａに表示したり、第２のトレース機
能に基づくモニタ結果をパラレルポートによって外部に
転送したりできる。いずれのモニタ結果についても、通
信回線を介して外部機器、例えば他のコンピュータに出
力し、所定の評価を加えることができる。こうした操作
は、全部のデータが一旦ＲＡＭ３内のモニタ領域に記録
された後、一括して行われる。

【００３２】こうして上記トレースリストには、アドレ
ス番号、及びそれに対応して読み出されたニモニックコ
ード、あるいはプログラムの処理実行時間が順次記録さ
れていく。したがってオペレータは、ＣＰＵ１１の実行
データとは別に、数値制御装置が稼働している状態のモ
ニタ結果を、上記トレースエリアから読み出し、数値制
御装置の通信回線を介してシリアルデータとして外部機
器に出力できる。上記入出力回路２２にパラレルポート
、例えばＤＡコンバータを使用すれば、モニタ結果はパ
ラレルデータとしても出力でき、例えばシンクロスコー
プにアナログ表示される。

【００３３】このような機能によって、ＣＮＣの稼働に
際してソフトウェア障害が発生した時に、ＣＰＵをＣＮ
Ｃから外すことなく、機械に搭載した状態で原因の調査
が可能になる。上記の説明は、４種類のソフトウェアプ
ログラム４ｂに従ってプロセッサの動作状態をモニタす
る場合であるが、ＮＣ制御プログラムに応じて他の種々
の機能を追加し、あるいは変更して、数値制御用モニタ
システムを構成することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、従来の
デバッガ、エミュレータのような専用のコンピュータを
接続する必要がなくなる。したがって数値制御装置のＣ
ＰＵを制御するシステムプログラムに対して、手軽にプ
ログラムトレース等が実行できるモニタシステムが構築
される。

【００３５】また、ＣＮＣに対して特殊な機器の接続を
必要とせずに、数値制御装置が工作機械に組み込まれた
状態で、しかもその稼働中であってもモニタ結果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値制御用モニタシステムの概略構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウェアのブロック図である。

【図３】プログラムトレース機能を説明するフローチャ
ートである。

【図４】メモリトレース機能を説明するフローチャート
である。

【図５】タイマ機能を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１　　ＣＮＣ ２　　ＣＲＴ／ＭＤＩユニット ３　　ＲＡＭ ４　　ＲＯＭ ５　　プログラム解析手段 ６　　タイマ手段 ４ａ　　システムプログラム ４ｂ　　ソフトウェアプログラム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　読み取り専用の記憶手段に格納された
   システムプログラムと、このシステムプログラムを制御
   プログラムとして動作するプロセッサとを内蔵した数値
   制御装置において、前記プロセッサの動作を解析するソ
   フトウェアプログラムを前記読み取り専用の記憶手段に
   予め格納しておき、前記数値制御装置の稼働に際して前
   記プロセッサの動作状態をモニタし、モニタ結果を外部
   に出力することを特徴とする数値制御用モニタシステム
   。
2. 【請求項２】　　前記ソフトウェアプログラムは、前記
   プロセッサの中で前記システムプログラムの走った跡を
   記録するトレース機能、前記プロセッサから特定メモリ
   領域へのアクセス状態を記録するトレース機能、あるい
   は前記プロセッサによるプログラムの処理実行時間を測
   定するタイマ機能の内の少なくとも１つの機能を含み、
   かつ前記モニタ結果を外部に出力する機能を含むことを
   特徴とする請求項１に記載の数値制御用モニタシステム
   。
3. 【請求項３】　　前記プロセッサの動作状態は、前記ソ
   フトウェアプログラムが前記システムプログラムに対し
   て周期的に割り込むことによってモニタされることを特
   徴とする請求項２に記載の数値制御用モニタシステム。
4. 【請求項４】　　前記モニタ結果は、所定のトレースエ
   リアに蓄積され、その後に前記数値制御装置の表示画面
   に表示されることを特徴とする請求項３に記載の数値制
   御用モニタシステム。
5. 【請求項５】　　前記モニタ結果は、前記数値制御装置
   から通信回線を介してシリアルデータとして、あるいは
   パラレルポートを介してパラレルデータとして出力され
   ることを特徴とする請求項３に記載の数値制御用モニタ
   システム。