安全控制裝置及安全控制方法制造方法及圖紙

關于時間分段，能夠在保證安全關聯系統的獨立性的同時以固定周期執行任務。安全控制裝置包括處理器、和控制處理器的執行時間對任務的分配的系統程序。處理器通過系統程序，根據將安全關聯任務所屬的安全關聯TP或者非安全關聯任務所屬的非安全關聯TP的期間以固定周期表示的調度信息，對任務進行調度，在固定周期的TP的任務中，在任務的處理結束時保存結束信息并使任務處于可執行狀態，通過調度，當存儲了結束信息時，即使固定周期的TP的任務處于可執行狀態，也抑制執行時間的分配，并從固定周期的TP的期間結束開始到TP的下一個周期中的期間開始之前刪除結束信息。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及為了確保功能安全而搭載在服務機器人和輸送設備等上的安全控制裝置，特別涉及使用了計算機系統的安全控制裝置。
技術介紹
服務機器人需要通過外界傳感器或自診斷裝置來持續監視安全狀態，并在檢測到任何危險時通過執行合適的安全控制邏輯來確保功能安全。作為國際標準制定了 IEC61508，該國際標準與以上述的服務機器人以及運輸設備等按電氣原理進行動作的系統為對象的功能安全相關。在IEC61508中，將為了確保功能安全而設置的系統稱為安全關聯系統。IEC61508規定了用于通過微處理器及PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)等硬件和計算機程序(軟件)來構建安全關聯系統的各種手法。通過使用由IEC61508規定的手法，能夠使用計算機系統來構建安全關聯系統。另一方面，近年來微處理器等可編程電子設備的處理能力被提高了。因而，通過利用多任務0S(0perating System,操作系統),在一個計算機系統上并行執行各種應用程序，能夠對搭載在服務機器人及汽車等設備上的多用途計算機系統進行整合。例如，專利文獻I公開了如下技術使與功能安全的確保相關的應用程序(以下，稱為安全關聯應用)與其他的應用程序(以下，稱為非安全關聯應用)一同在一個計算機系統上動作。當將由IEC61508規定的手法應用于包含安全關聯應用及非安全關聯應用的軟件整體時，會產生應用于非安全關聯應用的必要性。因而，存在軟件開發成本増大的問題。因此，在專利文獻I所公開的技術中，通過系統程序的時間分段，使安全關聯應用(安全監視程序及安全控制程序)與非安全關聯應用(通常控制程序)獨立。因而，能夠從安全關聯系統中除去通常控制程序，從而能夠有利于使用計算機系統構成的安全關聯系統的低成本化。在先專利文獻專利文獻專利文獻1:日本專利文獻特開2010 - 271759號公報
技術實現思路
但是，專利文獻I例示的安全控制裝置中存在以下說明的技術問題。以下，參照圖31 34來說明該技術問題。首先，對第一技術問題進行說明。在服務機器人的控制中，存在很多需要以固定周期重復執行的處理。例如有對服務機器人的執行器進行控制的處理、通過從服務機器人的傳感器獲取信息并確認所獲取的信息來監視服務機器人的狀態的處理等。但是，專利文獻I所例示的、采用了時間分段的系統程序以固定周期強制性地切換時間段，并對屬于時間段的任務分配處理器的執行時間。因而如圖31所示，當需要以固定周期重復處理的任務的執行周期和時間段的切換周期被設計為不同步時，會出現產生抖動(周期性的偏差)的問題。另外，在圖31中，示出了對安全關聯系統的安全控制任務所屬的時間段TP3、和通常控制任務(圖中未示出)所屬的時間段TP2進行調度的情況。此外，示出了需要以固定周期重復處理的任務是安全控制任務的情況。如此，在從執行安全控制任務開始經過了固定周期之后接著應當執行安全控制任務的定時，有時安全控制任務所屬的TP3沒有被激活。此時，會出現安全控制任務的執行延遲，無法以固定周期執行安全控制任務的問題。此外，如圖32所示，即便使任務的執行周期和時間段的切換周期同步，也會產生以下說明的問題。首先，當安全控制任務在處理的執行結束后休眠而變為等待狀態后，在接下來安全控制任務所屬的TP3被激活之前，需要喚醒安全控制任務使其處于可執行狀態。這是因為即使安全控制任務的執行周期和時間段的切換周期同步，如果接下來的TP3被激活時安全控制任務未開始執行，則還是無法以固定周期執行安全控制任務。此時，作為喚醒安全控制任務的方法，可以考慮通過屬于TP3前的TP2的通常控制任務喚醒安全控制任務的方法。例如，通常控制任務通過任務間通信喚醒安全控制任務。但是，如此一來，則會出現無法保證安全關聯系統的安全控制任務和與之不同的通常控制任務之間的獨立性的問題。接著，對第二技術問題進行說明。如上所述，在服務機器人的控制中，存在很多需要以固定周期重復執行的處理。為了以固定周期重復地執行用于執行需要以固定周期重復的處理的任務，需要使該任務的執行在固定周期內結束。在圖33中，示出了對安全關聯系統的安全控制任務所屬的時間段TP3和通常控制任務(圖中未示出)所屬的時間段TP2進行調度的情況。這里，示出了需要以固定周期重復處理的任務是安全控制任務、TP3以與其相同的固定周期被重復激活的情況。在圖33中，由于在以固定周期重復的TP3的期間內安全控制任務的執行未結束，因而安全控制任務不會以固定周期正確地進行動作。這里，為了確認任務中的處理是否以固定周期正確地進行動作，需要在生成任務的各個軟件中加入對處理是否以固定周期執行、或者處理是否在固定周期內結束進行監視的手段。此時，會產生各軟件中的處理內容增加、軟件變復雜的問題。接著，對第三技術問題進行說明。在時間分段中，如圖34所示，為使任務的執行在時間段的期間內可靠地結束，需要將時間段的時間設定得比實際所需的執行時間的最壞情況下還要多。即，將時間段的時間設定得與任務的執行時間最長情況下的執行時間相比還有富余。因而，如圖34所示，當任務在沒有消耗達到最壞情況的執行時間的情況下結束時，在時間段的時間中會產生空閑時間。即，存在無法有效地利用處理器的執行時間的問題。本專利技術是鑒于上述認知而作出的，其目的在于提供一種能夠在時間分段中保證安全關聯系統的獨立性，并能夠以固定周期執行任務的。本專利技術第一方式涉及的安全控制裝置包括處理器；系統程序，所述系統程序控制所述處理器的執行時間針對安全關聯任務和非安全關聯任務的分配，所述安全關聯任務執行與控制對象的功能安全的確保相關的處理，所述非安全關聯任務執行與所述控制對象的控制相關的其他處理；存儲部，所述存儲部存儲表示所述任務中的處理結束的結束信息；其中，所述處理器通過執行所述系統程序來按照調度信息調度所述任務，所述調度信息表示安全關聯時間段和非安全關聯時間段的調度內容，以使該安全關聯時間段和該非安全關聯時間段中的至少一個時間段的期間以固定周期開始，所述安全關聯時間段是當所述安全關聯任務處于可執行狀態時將所述執行時間分配給該安全關聯任務的時間段，所述非安全關聯時間段是當所述非安全關聯任務處于可執行狀態時將所述執行時間分配給該非安全關聯任務的時間段；所述處理器通過執行所述固定周期的時間段中的任務，而在該任務中的處理結束時，將表示該任務中的處理結束的結束信息存儲至所述存儲部，并且釋放針對該任務的所述執行時間，使得該任務變為可執行狀態，在所述調度中，當在所述存儲部中存儲了所述結束信息時，即使所述固定周期的時間段中的任務處于可執行狀態，所述處理器也在所述固定周期的時間段中抑制對該任務分配所述執行時間，所述處理器通過執行所述系統程序，從所述固定周期的時間段的期間結束起到該時間段的下一個周期的期間開始之前，刪除被存儲在所述存儲部中的結束信息。本專利技術第二方式涉及的安全控制方法包括以下步驟按照調度信息來調度所述任務，從而在固定周期的時間段中將處理器的執行時間分配給該固定周期的時間段中的任務，所述調度信息表示安全關聯時間段和非安全關聯時間段的調度內容，以使該安全關聯時間段和該非安全關聯時間段中的至少一個時間段的期間以固定周期開始，所述安全關聯時間段是當執行與控制對象的功能安全的確保相關的處理的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種安全控制裝置，包括: 處理器； 系統程序，所述系統程序控制所述處理器的執行時間針對安全關聯任務和非安全關聯任務的分配，所述安全關聯任務執行與控制對象的功能安全的確保相關的處理，所述非安全關聯任務執行與所述控制對象的控制相關的其他處理； 存儲部，所述存儲部存儲表示所述任務中的處理結束的結束信息； 其中，所述處理器通過執行所述系統程序來按照調度信息調度所述任務，所述調度信息表示安全關聯時間段和非安全關聯時間段的調度內容，以使該安全關聯時間段和該非安全關聯時間段中的至少一個時間段的期間以固定周期開始，所述安全關聯時間段是當所述安全關聯任務處于可執行狀態時將所述執行時間分配給該安全關聯任務的時間段，所述非安全關聯時間段是當所述非安全關聯任務處于可執行狀態時將所述執行時間分配給該非安全關聯任務的時間段； 所述處理器通過執行所述固定周期的時間段中的任務，而在該任務中的處理結束時，將表示該任務中的處理結束的結束信息存儲至所述存儲部，并且釋放針對該任務的所述執行時間，使得該任務變為可執行狀態， 在所述調度中，當在所述存儲部中存儲了所述結束信息時，即使所述固定周期的時間段中的任務處于可執行狀態，所述處理器也在所述固定周期的時間段中抑制對該任務分配所述執行時間， 所述處理器通過執行所述系統程序，從所述固定周期的時間段的期間結束起到該時間段的下一個周期的期間開始之前，刪除被存儲在所述存儲部中的結束信息。2.如權利要求1所述的安全控制裝置，其中， 在所述固定周期的時間段中，所述執行時間還被分配給執行任意處理的至少一個任意處理任務，所述任意處理任務具有比所述安全關聯任務和所述非安全關聯任務低的優先級， 所述處理器通過執行所述任意處理任務，而在該任意處理任務中的處理結束時，將表示該任意處理任務中的處理結束的結束信息存儲至所述存儲部，并且釋放針對該任意處理任務的所述執行時間，使得該任意處理任務變為可執行狀態， 所述處理器在所述調度中優先給優先級更高的任務分配所述執行時間，并且即使所述固定周期的時間段中的任務處于可執行狀態，在表示該任務中的處理結束的結束信息被存儲在所述存儲部中的情況下，也抑制對該任務分配所述執行時間。3.如權利要求1或2所述的安全控制裝置，其中， 在所述調度中，當所述固定周期的時間段的期間結束時，在表示該時間段中的任務的處理結束的結束信息沒有存儲在所述存儲部中的情況下，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：平哲也，尾藤浩司，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：