特許 7248044 コントローラ、機器制御システム、時刻同期方法、および時刻同期プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(54)【発明の名称】コントローラ、機器制御システム、時刻同期方法、および時刻同期プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20230322BHJP

   H04L 7/00 20060101ALI20230322BHJP

   G04G 7/00 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

G05B19/05 J

H04L7/00 990

G04G7/00

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2021030211

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131326

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2021-11-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100144440

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 一之

(72)【発明者】

【氏名】森若 良太

(72)【発明者】

【氏名】小川 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 喬之

(72)【発明者】

【氏名】水口 徳人

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２１１８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６１４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５２３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３９５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５０５２０３０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０５

Ｈ０４Ｌ ７／００

Ｇ０４Ｇ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するマスタ時計管理部と、
前記コントローラ内のコントローラ時計を前記マスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するコントローラ時計管理部と、
前記時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する判定部と、
前記クロック周期が前記時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する前記時刻同期を保留する更新制御部と、
を備えるコントローラ。

【請求項2】

前記マスタ時計管理部は、前記外部のグローバル時計に基づくグローバル時刻を非定周期通信により時刻サーバから受信し、該グローバル時刻に基づいて前記マスタ時刻を設定し、
前記コントローラ時計管理部は、定周期通信により少なくとも一つのローカル機器に向けて前記コントローラ時刻を送信する、
請求項１に記載のコントローラ。

【請求項3】

前記マスタ時計管理部は、前記マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を、前記時刻同期のための前記クロック信号として生成し、
前記判定部は、それぞれの前記マスタクロック周期が、対応する前記所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定し、
前記更新制御部は、前記マスタクロック周期が前記対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該マスタクロック周期に対応する前記時刻同期を保留する、
請求項１または２に記載のコントローラ。

【請求項4】

前記コントローラ時計は中間コントローラ時計および基準コントローラ時計を含み、
前記コントローラ時計管理部は、
前記マスタクロック信号に基づいて前記中間コントローラ時計を前記マスタ時計に同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、前記マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を前記時刻同期のための前記クロック信号として生成する中間時計管理部と、
前記中間クロック信号に基づいて、前記基準コントローラ時計を前記中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行する基準時計管理部と、
を備える、
請求項３に記載のコントローラ。

【請求項5】

前記判定部は、それぞれの前記中間クロック周期が、対応する前記時間ウィンドウ内で開始したか否かをさらに判定し、
前記更新制御部は、前記中間クロック周期が前記対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該中間クロック周期に対応する前記第２時刻同期を保留する、
請求項４に記載のコントローラ。

【請求項6】

前記コントローラ時計は基準コントローラ時計であり、
前記コントローラ時計管理部は、前記マスタクロック信号に基づいて前記基準コントローラ時計を前記マスタ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する前記時刻同期を実行する、
請求項３に記載のコントローラ。

【請求項7】

前記クロック信号は、
第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、
前記第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期と、
を有し、
前記更新制御部は、前記第２クロック周期に対応する前記時刻同期をコントローラ時計管理部に実行させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項8】

前記クロック信号は、
第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、
前記第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期と、
前記第２時間ウィンドウに続く第３時間ウィンドウ内で開始した第３クロック周期と、
を有し、
前記更新制御部は、
前記第２クロック周期に対応する前記時刻同期を更に保留し、
前記第３クロック周期に対応する前記時刻同期をコントローラ時計管理部に実行させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項9】

それぞれの前記クロック周期の推定開始タイミングに対応する前記時間ウィンドウを設定するウィンドウ設定部を更に備える請求項１～８のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項10】

前記ウィンドウ設定部は、前記クロック周期の推定開始タイミングより前の時点から、該推定開始タイミングより後の時間までの時間幅を前記時間ウィンドウとして設定する、
請求項９に記載のコントローラ。

【請求項11】

前記ウィンドウ設定部は、前記コントローラ時刻に対応する内部信号の内部周期を前記時間幅として設定する、
請求項１０に記載のコントローラ。

【請求項12】

前記ウィンドウ設定部は、前記クロック周期が前記時間ウィンドウ内で開始した場合に、該クロック周期の開始時点に基づいて該時間ウィンドウの終端を設定する、
請求項９～１１のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項13】

前記ウィンドウ設定部は、前記時間ウィンドウが設定されているか否かを示すフラグを更に設定し、
前記判定部は、前記クロック周期が開始した時点での前記フラグを参照して、前記クロック周期が前記時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する、
請求項９～１２のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項14】

前記コントローラ時計管理部は、
前記クロック周期に基づいて、前記コントローラ時刻に対応し、所与の内部周期を有する内部信号を生成し、
前記マスタ時計に基づく開始時刻と、前記クロック周期および前記内部周期のうちの少なくとも一つとに基づいて前記時刻同期を実行する、
請求項１～１３のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項15】

前記コントローラ時計管理部は、前記更新制御部が前記時刻同期を保留した場合に、前記クロック周期を用いることなく前記内部周期に基づいて代替の時刻同期を実行する、
請求項１４に記載のコントローラ。

【請求項16】

前記コントローラ時計管理部は、前記クロック周期よりも短い前記内部周期で前記内部信号を生成する、
請求項１４または１５に記載のコントローラ。

【請求項17】

前記コントローラ時計管理部は、前記コントローラ内の内部遅延に更に基づいて前記時刻同期を実行する、
請求項１～１６のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項18】

請求項１～１７のいずれか一項に記載のコントローラと、
少なくとも一つのローカル機器と、
を備える機器制御システム。

【請求項19】

前記少なくとも一つのローカル機器の少なくとも一つはロボットコントローラである、
請求項１８に記載の機器制御システム。

【請求項20】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、
前記コントローラ内のコントローラ時計を前記マスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、
前記時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、
前記クロック周期が前記時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する前記時刻同期を保留するステップと、
を含む時刻同期方法。

【請求項21】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、
前記コントローラ内のコントローラ時計を前記マスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、
前記時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、
前記クロック周期が前記時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する前記時刻同期を保留するステップと、
をコンピュータに実行させる時刻同期プログラム。

【請求項22】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するマスタ時計管理部と、
前記マスタクロック信号に基づいて前記コントローラ内の中間コントローラ時計を前記マスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、前記マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成する中間時計管理部と、
前記中間クロック信号に基づいて、前記コントローラ内の基準コントローラ時計を前記中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行する基準時計管理部と、
前記マスタクロック周期または前記中間クロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、前記第１時刻同期および前記第２時刻同期のうち、該開始しなかったクロック周期に対応する時刻同期を保留する更新制御部と、
を備えるコントローラ。

【請求項23】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するステップと、
前記マスタクロック信号に基づいて前記コントローラ内の中間コントローラ時計を前記マスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、前記マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成するステップと、
前記中間クロック信号に基づいて、前記コントローラ内の基準コントローラ時計を前記中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行するステップと、
前記マスタクロック周期または前記中間クロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、前記第１時刻同期および前記第２時刻同期のうち、該開始しなかったクロック周期に対応する時刻同期を保留するステップと、
を含む時刻同期方法。

【請求項24】

コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するステップと、
前記マスタクロック信号に基づいて前記コントローラ内の中間コントローラ時計を前記マスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、前記マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成するステップと、
前記中間クロック信号に基づいて、前記コントローラ内の基準コントローラ時計を前記中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行するステップと、
前記マスタクロック周期または前記中間クロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、前記第１時刻同期および前記第２時刻同期のうち、該開始しなかったクロック周期に対応する時刻同期を保留するステップと、
をコンピュータに実行させる時刻同期プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一側面はコントローラ、機器制御システム、時刻同期方法、および時刻同期プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ネットワーク時刻に基づくタイマクロックに従ったタイミングで、フィールド機器を制御するための演算処理およびフィールド機器との間でのデータ通信を同期して実行するフィールド制御システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４８４０４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一側面では、安定した時刻同期の実現が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係るコントローラは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するマスタ時計管理部と、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するコントローラ時計管理部と、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する判定部と、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留する更新制御部とを備える。

【0006】

本開示の一側面に係る時刻同期方法は、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留するステップとを含む。

【0007】

本開示の一側面に係る時刻同期プログラムは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留するステップとをコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一側面によれば、安定した時刻同期を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】機器制御システムの全体の構成の一例を示す図である。

【図2】時刻のずれを生じさせ得るクロック信号の一例を示す図である。

【図3】上位コントローラの機能構成の一例を示す図である。

【図4】上位コントローラとして機能するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】機器制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。

【図6】時間ウィンドウの設定の一例を示す図である。

【図7】時刻同期の監視および制御の一例を示す図である。

【図8】時刻同期の監視および制御の別の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本開示での実施形態を詳細に説明する。図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0011】

［システムの概要］
図１は実施形態に係る機器制御システム１の全体の構成の一例を示す図である。機器制御システム１は、現実の作業環境（すなわちフィールド）に配置されたローカル機器３を制御するための仕組みである。一例では、機器制御システム１は少なくとも一つの上位コントローラ１０と少なくとも一つのローカル機器３とを備える。それぞれの上位コントローラ１０は少なくとも一つのローカル機器３に向けて指令を送信することで該ローカル機器３を制御する。一つの上位コントローラ１０は少なくとも一つのローカル機器３に対応する。複数の上位コントローラ１０が一つのローカル機器３に対応してもよい。

【0012】

機器制御システム１は複数種類のローカル機器３を備えてもよい。図１はローカル機器３の例として移動ロボット４、定置ロボット５、ＮＣ工作機械６、環境センサ７、およびコンベヤ８を示す。移動ロボット４は自律走行可能なロボットである。一例では、移動ロボット４は、移動指令に応じて自律走行する無人搬送車と、作業指令に従ってワークに対する作業を実行するロボットとを備える。無人搬送車は例えば、電動式のＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）でもよい。定置ロボット５は、作業環境内に（例えば床面に）固定されたロボットである。移動ロボット４および定置ロボット５はいずれも、６軸の垂直多関節ロボット、追加の１軸の関節が追加された７軸の冗長型ロボット、いわゆるスカラー型の多関節ロボット、または、いわゆるパラレルリンク型のロボットでもよい。一例では、移動ロボット４および定置ロボット５はいずれも先端部を有し、この先端部には処理の目的に応じたツールが取り付けられる。ツールの例として吸着ノズル、ロボットハンド、加工ツール、および溶接ガンが挙げられる。ＮＣ工作機械６は加工指令に従って切削等の機械加工をワークに施す装置である。環境センサ７はセンシング指令に従って、作業環境に関する情報を取得する装置である。環境センサ７は例えば、作業環境の画像を取得するカメラでもよいし、作業環境の温度を取得する温度センサでもよい。コンベヤ８は搬送指令に従ってワークを搬送する装置である。コンベヤ８の例としてベルトコンベヤおよびローラコンベヤが挙げられる。

【0013】

一例では、それぞれのローカル機器３は、ローカル機器３の主たる機能を発揮する機器本体２０と、その機器本体２０を制御するローカルコントローラ３０とを備える。ローカルコントローラ３０は上位コントローラ１０からの指令に従って機器本体２０を制御し、その指令に対する応答を上位コントローラ１０に送信する。この例ではローカルコントローラ３０はローカル機器３の一要素である。別の例として、機器制御システム１においてローカルコントローラ３０そのものがローカル機器３として存在してもよい。移動ロボット４または定置ロボット５を制御するローカルコントローラ３０はロボットコントローラともいわれる。

【0014】

一例では、機器制御システム１は、それぞれの上位コントローラ１０とそれぞれのローカル機器３との間で時刻を同期させて、それぞれのローカル機器３を定周期通信に基づいて動作させる。定周期通信が適用された場合では、上位コントローラ１０は所与の周期で指令を出力し、ローカル機器３はその周期でその指令に基づいて動作する。また、ローカル機器３はその周期で応答を上位コントローラ１０に向けて出力し、上位コントローラ１０はその周期で応答を取得する。

【0015】

一例では、機器制御システム１は外部のグローバル時計に基づくグローバル時刻を取得し、そのグローバル時刻に基づいて時刻同期を実行する。例えば、上位コントローラ１０はグローバル時計を有する時刻サーバ９に第１通信ネットワークＮａを介して接続し、グローバル時刻をその時刻サーバ９から取得する。上位コントローラ１０およびローカル機器３は第２通信ネットワークＮｂを介して互いに接続され、グローバル時刻に基づいて同期された時刻に基づいて通信および制御を実行する。機器制御システム１の時刻同期を実現するために、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）、ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ＰＴＰ（ｇＰＴＰ）、Ｔｉｍｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＴＳＮ）などの様々な手法が採用されてよい。上位コントローラ１０は時刻サーバ９以外の装置または手法によってグローバル時刻を取得してもよい。

【0016】

第１通信ネットワークＮａおよび第２通信ネットワークＮｂはいずれも、有線ネットワークでも、無線ネットワークでも、またはこれらの組合せでもよい。第１通信ネットワークＮａおよび第２通信ネットワークＮｂはいずれも、少なくとも一部に移動通信システムを含む方式で構築されてもよい。一例では、第１通信ネットワークＮａおよび第２通信ネットワークＮｂは、非定周期通信を採用するネットワークである。この例では、機器制御システム１はその第２通信ネットワークＮｂ（すなわち非定周期通信）を用いて上位コントローラ１０とローカル機器３との時刻同期を実行し、さらに、定周期通信を実現する。ここで、定周期通信とは、予め定められたフォーマットに従って一定時間ごとに情報通信を行う通信方式をいう。一方、非定周期通信とは、データ通信のタイミングが必ずしも定められていない通信方式をいう。

【0017】

一例では、機器制御システム１での時刻同期を安定させるために、グローバル時刻に基づく時刻同期を実行する上位コントローラ１０内の処理を考慮する必要がある。例えば、上位コントローラ１０の内部では、時刻同期のために生成されるクロック信号のクロック周期が、予期しない現象によって乱れてしまう可能性がある。予期しない現象の原因として、例えば、バス上で発生するノイズまたは反射、電圧変化などが挙げられる。或るクロック周期が意図しないタイミングで開始した場合には、そのクロック周期に対応する時刻が間違ったタイミングで設定されかねない。その結果、上位コントローラ１０内の時計に狂いが生じ、その内部時計が示す時刻に基づいて生成される内部信号（例えば割り込み信号）にジッタ（信号波形の揺らぎ）が生じ得る。

【0018】

図２は時刻のずれを生じさせ得るクロック信号の一例を示す図である。この例に示すクロック信号２００はクロック周期Ｔを有し、個々のクロック周期の開始は信号の立ち上がりにより示される。本開示において、クロック周期の開始は信号の立ち下がりにより示されてもよいことに留意されたい。図２は、クロック信号の乱れの例として、クロックの抜け２０１、クロックのずれ２０２、およびノイズ２０３を示す。クロック信号の抜けとは、本来は観測されるはずのクロックが、不安定な電圧、振幅の低下などの要因により観測されない現象である。クロックのずれとは、クロックが本来のタイミングとは異なる時に観測される現象である。ノイズとは、クロック信号の周期およびタイミングとは関係のない不規則な波である。

【0019】

一例では、機器制御システム１は、図２に示すような予期しない現象が生ずる場合でも時刻同期を安定させるための仕組みを備える。この仕組みにより時刻同期の正確性が向上するので、機器制御システム１の全体において、統一された時刻に基づく様々な処理（例えば、機器の制御、応答の解析など）を正確に実行することが可能になる。その仕組みは、本開示の一側面に係るコントローラをその上位コントローラ１０に適用することで実現し得る。

【0020】

本開示において、時計とは、時間の流れにおける個々の一点をその流れに沿って離散的にまたは連続的に示し続ける仕組みをいう。時間の経過を示すタイマは時計の一種である。時刻とは時間の流れにおける一点を示す値である。時刻は時、分、秒などの一般的な単位を用いて示されてもよいし、カウンタ値、カレンダ値（システム時刻）などの他の手法により示されてもよい。本開示において「時計に基づく時刻」とは、例えば、時計で示される時刻をいう。

【0021】

［上位コントローラの構成］
図３は上位コントローラ１０の機能構成の一例を示す図である。一例では、上位コントローラ１０は時刻同期のために３種類の内部時計を有する。それらの内部時計は、マスタ時計Ｃｍと、中間コントローラ時計Ｃｉおよび基準コントローラ時計Ｃｒという２種類のコントローラ時計とである。一例では、上位コントローラ１０は機能モジュールとしてマスタ時計管理部１１、コントローラ時計管理部１２、および監視部１３を備える。

【0022】

マスタ時計管理部１１は、マスタ時計Ｃｍを外部のグローバル時計に同期させて、マスタ時計Ｃｍに基づくマスタ時刻を設定する機能モジュールである。一例では、マスタ時計管理部１１は時刻サーバ９から第１通信ネットワーク（非定周期通信）を介してグローバル時刻を受信し、そのグローバル時刻に基づいてその時刻同期を実行し、マスタ時刻を設定する。マスタ時計管理部１１は、マスタ時刻に対応し且つマスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成する。マスタクロック信号は時刻同期のためのクロック信号の一例である。

【0023】

コントローラ時計管理部１２は、コントローラ時計をマスタ時計Ｃｍに同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行する機能モジュールである。この時刻同期はコントローラ時刻をマスタ時刻に同期させる処理である、ということもできる。一例では、コントローラ時計管理部１２は中間時計管理部１４、基準時計管理部１５、および通知部１６を備える。

【0024】

中間時計管理部１４は第１時刻同期を実行する機能モジュールである。第１時刻同期は、マスタクロック信号に基づいて中間コントローラ時計Ｃｉをマスタ時計Ｃｍに同期させて、該中間コントローラ時計Ｃｉに基づく中間コントローラ時刻を設定する処理である。第１時刻同期は中間コントローラ時刻をマスタ時刻に同期させる処理である、ということもできる。中間時計管理部１４は、中間コントローラ時刻に対応し且つマスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成する。中間クロック信号は時刻同期のためのクロック信号の一例である。中間クロック信号は、コントローラ時刻に対応し且つ所与の内部周期を有する内部信号の一例である、ともいえる。この場合、中間時計管理部１４はクロック周期（マスタクロック周期）よりも短い内部周期で内部信号を生成する、といえる。

【0025】

基準時計管理部１５は第２時刻同期を実行する機能モジュールである。第２時刻同期は、中間クロック信号に基づいて基準コントローラ時計Ｃｒを中間コントローラ時計Ｃｉに同期させて、該基準コントローラ時計Ｃｒに基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行する機能モジュールである。第２時刻同期は基準コントローラ時刻を中間コントローラ時刻に同期させる処理である、ということもできる。

【0026】

通知部１６は、第２通信ネットワークＮｂを用いた定周期通信により少なくとも一つのローカル機器にコントローラ時刻を送信する機能モジュールである。例えば、通知部１６は基準コントローラ時刻を送信する。

【0027】

監視部１３は、コントローラ時計管理部１２による時刻同期を監視し、必要に応じてその時刻同期に介入する機能モジュールである。一例では、監視部１３はウィンドウ設定部１７、判定部１８、および更新制御部１９を備える。

【0028】

ウィンドウ設定部１７は、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が正しく開始したか否かを判定するための時間ウィンドウを設定する機能モジュールである。この時間ウィンドウは時間幅によって表現され得る。ウィンドウ設定部１７は、それぞれのクロック周期の推定開始タイミングに対応する時間ウィンドウを設定する。一例では、ウィンドウ設定部１７はそれぞれのマスタクロック周期について判定するための時間ウィンドウと、それぞれの中間クロック周期について判定するための時間ウィンドウとを生成する。

【0029】

判定部１８は、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する機能モジュールである。一例では、判定部１８は、それぞれのマスタクロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する。また、判定部１８は、それぞれの中間クロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する。

【0030】

更新制御部１９は、時刻同期のためのクロック信号のクロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留する機能モジュールである。「クロック周期に対応する時刻同期を保留する」とは、そのクロック周期における時刻同期を実行しないことをいう。或るクロック周期が時間ウィンドウ内で開始しないということは、そのクロック周期が正常でないことを意味する。時刻同期が保留される場合には、クロック周期ごとに実行されてきた時刻同期が一時的に停止されて、次回以降のクロック周期から時刻同期が再開される。一例では、更新制御部１９は、或るマスタクロック周期が、対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該マスタクロック周期に対応する第１時刻同期を保留する。また、更新制御部１９は、或る中間クロック周期、対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該中間クロック周期に対応する第２時刻同期を保留する。

【0031】

時刻同期のためのクロック信号のクロック周期が時間ウィンドウ内で開始した場合、すなわち該クロック周期が正常であるには、更新制御部１９はそのクロック周期に対応する時刻同期をコントローラ時計管理部１２に実行させる。マスタクロック周期が、対応する時間ウィンドウ内で開始した場合には、中間時計管理部１４はそのマスタクロック周期に対応する第１時刻同期を実行する。中間クロック周期が、対応する時間ウィンドウ内で開始した場合には、基準時計管理部１５はその中間クロック周期に対応する第２時刻同期を実行する。

【0032】

図４は、上位コントローラ１０として機能するコンピュータ１００のハードウェア構成の一例を示す図である。コンピュータ１００は回路１１０を有する。回路１１０はプロセッサ１１１、メモリ１１２、ストレージ１１３、タイマ１１４、入出力ポート１１５、および通信ポート１１６を備える。これらのハードウェア要素のそれぞれの個数は１でもよいし２以上でもよい。ストレージ１１３は、コンピュータ１００上の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記録する。ストレージ１１３は、ハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどの、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。メモリ１１２は、ストレージ１１３からロードされたプログラム、プロセッサ１１１の演算結果などを一時的に記憶する。プロセッサ１１１は、メモリ１１２と協働してプログラムを実行することで、各機能モジュールを実現する。入出力ポート１１５は、プロセッサ１１１からの指令に応じて、機器本体、モニタ、または入力デバイスなどの対象装置１２０との間で電気信号の入出力を行う。入出力ポート１１５は機器本体への電力供給の役割も果たし得る。通信ポート１１６は、プロセッサ１１１からの指令に従って、通信ネットワークＮ（例えば第１通信ネットワークＮａまたは第２通信ネットワークＮｂの少なくとも一つ）を介して他の装置との間でデータ通信を行う。

【0033】

［システムの動作］
本開示に係る時刻同期方法の一例として、図５～図８を参照しながら、上位コントローラ１０の動作の一例を説明する。図５は上位コントローラ１０の動作の一例を処理フローＳ１として示すシーケンス図である。すなわち、一例では上位コントローラ１０は処理フローＳ１を実行する。図６は時間ウィンドウの設定の一例を示す図である。図７および図８はいずれも、時刻同期の監視および制御の一例を示す図である。

【0034】

（時刻同期）
図５を参照しながら上位コントローラ１０内での時刻同期について説明する。ステップＳ１１ではマスタ時計管理部１１がマスタ時計Ｃｍの開始時刻Ｔｓを設定し、その開始時刻Ｔｓを中間時計管理部１４に出力する。ステップＳ１２では、中間時計管理部１４が開始時刻Ｔｓを取得し、さらに中間時計管理部１４に関連する内部遅延Ｄｉを取得し、そしてこれらの値を基準時計管理部１５に出力する。ステップＳ１３では、基準時計管理部１５が開始時刻Ｔｓおよび内部遅延Ｄｉを取得し、さらに基準時計管理部１５に関連する内部遅延Ｄｒを取得する。

【0035】

ステップＳ１４では、マスタ時計管理部１１がマスタクロック信号のマスタクロック周期Ｔｍを設定し、そのマスタクロック周期Ｔｍを中間時計管理部１４に出力する。ステップＳ１５では、中間時計管理部１４がマスタクロック周期Ｔｍに基づいて、中間クロック信号の中間クロック周期Ｔｉを設定する。一例では、中間時計管理部１４はマスタクロック周期Ｔｍよりも短い中間クロック周期Ｔｉを設定し、例えば、マスタクロック周期Ｔｍの１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）である中間クロック周期Ｔｉを設定する。中間時計管理部１４は中間クロック周期Ｔｉを基準時計管理部１５に出力する。ステップＳ１６では、基準時計管理部１５がその中間クロック周期Ｔｉを取得する。

【0036】

その後、マスタ時計管理部１１、中間時計管理部１４、および基準時計管理部１５が連携してマスタ時計Ｃｍ、中間コントローラ時計Ｃｉ、および基準コントローラ時計Ｃｒの間での時刻同期を実行する。以下では、マスタ時計管理部１１、中間時計管理部１４、および基準時計管理部１５での一連の処理をそれぞれステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９として説明する。

【0037】

ステップＳ１７では、マスタ時計管理部１１が時刻同期を開始し、マスタクロック周期Ｔｍを有するマスタクロック信号を中間時計管理部１４に向けて出力する。

【0038】

ステップＳ１８では、中間時計管理部１４がそのマスタクロック信号に基づいて中間コントローラ時計Ｃｉをマスタ時計Ｃｍに同期させる。この同期において、中間時計管理部１４は開始時刻Ｔｓと内部遅延Ｄｉとの和を中間コントローラ時刻の初期値として設定する。その後、中間時計管理部１４は個々のマスタクロック周期Ｔｍにおいて、中間コントローラ時刻の前回値に該マスタクロック周期Ｔｍを加算して中間コントローラ時刻を更新する。図５では、マスタクロック信号に基づくこのような中間コントローラ時刻の初期設定および更新をステップＳ１８ａとして示す。ステップＳ１８では更に、中間時計管理部１４は中間クロック周期Ｔｉを有する中間クロック信号を中間時計管理部１４に向けて出力する。図５では、その出力をステップＳ１８ｂとして示す。一例ではステップＳ１８ａおよびステップＳ１８ｂは互いに独立した処理であることに留意されたい。

【0039】

ステップＳ１９では、基準時計管理部１５がその中間クロック信号に基づいて基準コントローラ時計Ｃｒを中間コントローラ時計Ｃｉに同期させる。この同期において、基準時計管理部１５は開始時刻Ｔｓ、内部遅延Ｄｉ、および内部遅延Ｄｒの和（すなわち、中間コントローラ時刻と内部遅延Ｄｒとの和）を基準コントローラ時刻の初期値として設定する。その後、基準時計管理部１５は個々の中間クロック周期Ｔｉにおいて、基準コントローラ時刻の前回値に該中間クロック周期Ｔｉを加算して基準コントローラ時刻を更新する。

【0040】

ステップＳ１８，Ｓ１９に示すように、コントローラ時計管理部（中間時計管理部１４および基準時計管理部１５）は上位コントローラ１０内の内部遅延（例えば、内部遅延Ｄｉ，Ｄｒ）に更に基づいて時刻同期を実行してもよい。

【0041】

通知部１６は少なくとも一つのローカル機器３に所与の通信周期で基準コントローラ時刻を通知する。通信周期はクロック信号のクロック周期（マスタクロック周期Ｔｍまたは中間クロック周期Ｔｉ）より長くても、短くても、または同じでもよい。通信周期はクロック周期のＮ倍または１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）と同期してもよいし、クロック周期と非同期でもよい。

【0042】

（時間ウィンドウの設定）
図６を参照しながら、時間ウィンドウの設定の一例について説明する。この例では、正確なクロック周期Ｔを有する正確なクロック信号２１０を示す。時間ウィンドウを設定する処理はマスタクロック信号および中間クロック信号の双方に共通であり、クロック信号２１０はマスタクロック信号および中間クロック信号のそれぞれに対応し得る。クロック信号２１０の個々のクロック周期の開始は、信号の立ち上がりにより示される。一例では、ウィンドウ設定部１７は、クロック周期の推定開始タイミング２１１より前の時点から、該推定開始タイミング２１１より後の時間までの時間幅Ｔｗを時間ウィンドウ３００として設定する。図５ではこのように設定された時間ウィンドウ３００の集合をウィンドウ列３１１として示す。

【0043】

ウィンドウ設定部１７はクロック信号２１０の周期に基づいて時間幅Ｔｗを設定してもよい。例えばウィンドウ設定部１７は、推定開始タイミング２１１の前に位置する該周期の１／４の長さと、該推定開始タイミング２１１の後に位置する該周期の１／４の長さとから成る時間幅Ｔｗ（すなわち、該周期の１／２の長さである時間幅Ｔｗ）を設定してもよい。あるいは、ウィンドウ設定部１７は、コントローラ時刻に対応する内部信号の内部周期を時間幅Ｔｗとして設定してもよい。内部信号は、同期させようとするコントローラ時刻に対応するクロック信号（例えば中間クロック信号）でもよいし、周期的に生成される他の割り込み信号でもよい。したがって、内部周期は、そのクロック信号のクロック周期（例えば中間クロック周期）でもよいし、その割り込み信号の周期でもよい。

【0044】

ウィンドウ設定部１７は、時間ウィンドウ３００が設定されているか否かを示すフラグを更に設定してもよい。このフラグにより、判定部１８は時間ウィンドウ３００の始端、終端、および長さを考慮することなく時間ウィンドウ３００の存在を認識できる。図６の例では、そのフラグの値は、時間ウィンドウ３００が設定されていることを示す値「ＯＫ」と、時間ウィンドウ３００が設定されていないことを示す値「ＮＧ」とのいずれかである。フラグは他の２種類の値により表現されてもよい。フラグが設定される場合には、判定部１８は、クロック周期が開始した時点でのフラグを参照して、クロック周期が時間ウィンドウ３００内で開始したか否かを判定する。

【0045】

一例では、ウィンドウ設定部１７は、クロック周期が時間ウィンドウ３００内で開始した場合に、該クロック周期の開始時点に基づいて該時間ウィンドウ３００の終端を設定してもよい。このような終端の設定は、該終端を初期設定から変更する処理であるといえる。ウィンドウ列３１２として示す例では、ウィンドウ設定部１７はクロック周期の開始に応答して時間ウィンドウ３００の終端を設定（変更）する。個々の時間ウィンドウ３００の始端は変更されない。

【0046】

（時刻同期の監視）
図７を参照しながら、時刻同期の監視および制御の一例について説明する。この例は、コントローラ時計管理部１２が、クロック周期Ｔｐを有するクロック信号２２０に基づいてコントローラ時刻を設定する処理を示す。この例は中間時計管理部１４および基準時計管理部１５に共通の処理を表す。

【0047】

クロック信号２２０がマスタクロック信号である場合の処理を説明する。したがって、クロック周期Ｔｐはマスタクロック周期を意味する。中間時計管理部１４は時間ウィンドウ３２１内で開始したマスタクロック周期２２１に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻をＴｎに設定する。更に、中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３２２内で開始したマスタクロック周期２２２に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋Ｔｐ）に設定する。次の時間ウィンドウ３２３では、マスタクロック周期２２３が該時間ウィンドウ３２３内で開始しなかったと判定部１８が判定し、更新制御部１９がそのマスタクロック周期２２３に対応する第１時刻同期を保留する。次の時間ウィンドウ３２４内ではマスタクロック周期２２４が開始したが、更新制御部１９はそのマスタクロック周期２２４に対応する第１時刻同期を更に保留する。中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３２５内で開始したマスタクロック周期２２５に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋４＊Ｔｐ）に設定する。中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３２６内で開始したマスタクロック周期２２６に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋５＊Ｔｐ）に設定する。

【0048】

クロック信号２２０が中間クロック信号である場合の処理を説明する。したがって、クロック周期Ｔｐは中間クロック周期を意味する。基準時計管理部１５は時間ウィンドウ３２１内で開始した中間クロック周期２２１に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻をＴｎに設定する。更に、基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３２２内で開始した中間クロック周期２２２に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋Ｔｐ）に設定する。次の時間ウィンドウ３２３では、中間クロック周期２２３が該時間ウィンドウ３２３内で開始しなかったと判定部１８が判定し、更新制御部１９がその中間クロック周期２２３に対応する第２時刻同期を保留する。次の時間ウィンドウ３２４内では中間クロック周期２２４が開始したが、更新制御部１９はその中間クロック周期２２４に対応する第２時刻同期を更に保留する。基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３２５内で開始した中間クロック周期２２５に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋４＊Ｔｐ）に設定する。基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３２６内で開始した中間クロック周期２２６に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋５＊Ｔｐ）に設定する。

【0049】

図７の例において、マスタクロック周期（または中間クロック周期）３２４が時間ウィンドウ３２４内で開始した場合に、更新制御部１９はそのマスタクロック周期２２４に対応する時刻同期を中間時計管理部１４（または基準時計管理部１５）に実行させてもよい。この場合には、中間時計管理部１４は第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋３＊Ｔｐ）に設定する（または、基準時計管理部１５は第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋３＊Ｔｐ）に設定する）。

【0050】

図８を参照しながら、時刻同期の監視および制御の別の例について説明する。この例は、コントローラ時計管理部１２が、クロック周期Ｔｐを有するクロック信号２３０に基づいてコントローラ時刻を設定する処理を示す。この例も中間時計管理部１４および基準時計管理部１５に共通の処理を表す。

【0051】

クロック信号２３０がマスタクロック信号である場合の処理を説明する。したがって、クロック周期Ｔｐはマスタクロック周期を意味する。中間時計管理部１４は時間ウィンドウ３３１内で開始したマスタクロック周期２３１に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻をＴｎに設定する。更に、中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３３２内で開始したマスタクロック周期２３２に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋Ｔｐ）に設定する。次の時間ウィンドウ３３３では、マスタクロック周期２３３が該時間ウィンドウ３３３内で開始しなかったと判定部１８が判定し、更新制御部１９がそのマスタクロック周期２３３に対応する第１時刻同期を保留する。中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３３４内で開始したマスタクロック周期２３４に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋３＊Ｔｐ）に設定する。中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３３５内で開始したマスタクロック周期２３５に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋４＊Ｔｐ）に設定する。その後、ノイズ２３６が発生するが、このタイミングは時間ウィンドウの外であるので（フラグが「ＮＧ」であるので）、中間時計管理部１４は第１時刻同期を実行しない。その後、中間時計管理部１４は次の時間ウィンドウ３３６内で開始したマスタクロック周期２３７に対応する第１時刻同期を実行し、中間コントローラ時刻を（Ｔｎ＋５＊Ｔｐ）に設定する。

【0052】

クロック信号２３０が中間クロック信号である場合の処理を説明する。したがって、クロック周期Ｔｐは中間クロック周期を意味する。基準時計管理部１５は時間ウィンドウ３３１内で開始した中間クロック周期２３１に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻をＴｎに設定する。更に、基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３３２内で開始した中間クロック周期２３２に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋Ｔｐ）に設定する。次の時間ウィンドウ３３３では、中間クロック周期２３３が該時間ウィンドウ３３３内で開始しなかったと判定部１８が判定し、更新制御部１９がその中間クロック周期２３３に対応する第２時刻同期を保留する。基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３３４内で開始した中間クロック周期２３４に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋３＊Ｔｐ）に設定する。基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３３５内で開始した中間クロック周期２３５に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋４＊Ｔｐ）に設定する。その後、ノイズ２３６が発生するが、この時点は時間ウィンドウの外であるので（フラグが「ＮＧ」であるので）、基準時計管理部１５は第２時刻同期を実行しない。その後、基準時計管理部１５は次の時間ウィンドウ３３６内で開始した中間クロック周期２３７に対応する第２時刻同期を実行し、基準コントローラ時刻を（Ｔｎ＋５＊Ｔｐ）に設定する。

【0053】

図８の例において、マスタクロック周期（または中間クロック周期）２３４が時間ウィンドウ３３４内で開始した場合に、更新制御部１９はそのマスタクロック周期２３４に対応する時刻同期を更に保留してもよい。この場合には、次の第１時刻同期はマスタクロック周期２３５において実行される（または、次の第２時刻同期は中間クロック周期２３５において実行される）。

【0054】

図７の例では、クロック信号２２０は、時間ウィンドウ３２３で開始しなかったクロック周期２２３と、時間ウィンドウ３２４内で開始したクロック周期２２４とを含む。図８の例では、クロック信号２３０は、時間ウィンドウ３３３で開始しなかったクロック周期２３３と、時間ウィンドウ３３４内で開始したクロック周期２３４とを含む。これらの例のように、クロック信号は、第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、該第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期とを含み得る。一例では、更新制御部１９は、その第２クロック周期（クロック周期２２４，２３４）に対応する時刻同期をコントローラ時計管理部１２（中間時計管理部１４または基準時計管理部１５）実行させてもよい。

【0055】

図７の例では、クロック信号２２０は、時間ウィンドウ３２３で開始しなかったクロック周期２２３と、時間ウィンドウ３２４内で開始したクロック周期２２４と、時間ウィンドウ３２５内で開始したクロック周期２２５とを含む。図８の例では、クロック信号２３０は、時間ウィンドウ３３３で開始しなかったクロック周期２３３と、時間ウィンドウ３３４内で開始したクロック周期２３４と、時間ウィンドウ３３５内で開始したクロック周期２３５とを含む。すなわち、クロック信号は、第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、該第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期と、該第２時間ウィンドウに続く第３時間ウィンドウ内で開始した第３クロック周期とを含み得る。一例では、更新制御部１９は、第２クロック周期（クロック周期２２４，２３４）に対応する時刻同期を更に保留し、第３クロック周期（クロック周期２２５，２３５）に対応する時刻同期をコントローラ時計管理部１２（中間時計管理部１４または基準時計管理部１５）に実行させてもよい。

【0056】

更新制御部１９が時刻同期を保留した場合には、コントローラ時計管理部１２は、クロック周期を用いることなく内部周期に基づいて代替の時刻同期を実行してもよい。一例として、更新制御部１９が第１時刻同期を保留した場合には、中間時計管理部１４は、マスタクロック周期を用いることなく、中間クロック周期に基づいて第１の代替の時刻同期を実行してもよい。別の例として、更新制御部１９が第２時刻同期を保留した場合には、基準時計管理部１５は、中間クロック周期を用いることなく、関連する割り込み信号の周期に基づいて第２の代替の時刻同期を実行してもよい。このように、コントローラ時計管理部１２（中間時計管理部１４または基準時計管理部１５）はマスタ時計Ｃｍに基づく開始時刻と、クロック周期および内部周期のうちの少なくとも一つに基づいて時刻同期（第１時刻同期または第２時刻同期）を実行してよい。あるいは、コントローラ時計管理部１２は、時刻同期が保留された場合に、クロック周期に基づいて推定した値に基づいて代替の時刻同期を実行してもよい。

【0057】

［プログラム］
上位コントローラ１０の各機能モジュールは、プロセッサ１１１またはメモリ１１２の上に時刻同期プログラムを読み込ませてプロセッサ１１１にそのプログラムを実行させることで実現される。時刻同期プログラムは、上位コントローラ１０の各機能モジュールを実現するためのコードを含む。プロセッサ１１１は時刻同期プログラムに従って入出力ポート１１５または通信ポート１１６を動作させ、メモリ１１２またはストレージ１１３におけるデータの読み出しおよび書き込みを実行する。このような処理により機器制御システム１の各機能モジュールが実現される。

【0058】

時刻同期プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの非一時的な記録媒体に固定的に記録された上で提供されてもよい。あるいは、時刻同期プログラムは、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。

【0059】

［効果］
以上説明したように、本開示の一側面に係るコントローラは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するマスタ時計管理部と、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するコントローラ時計管理部と、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定する判定部と、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留する更新制御部とを備える。

【0060】

本開示の一側面に係る時刻同期方法は、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留するステップとを含む。

【0061】

本開示の一側面に係る時刻同期プログラムは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定するステップと、コントローラ内のコントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該コントローラ時計に基づくコントローラ時刻を設定する時刻同期を実行するステップと、時刻同期のためのクロック信号のそれぞれのクロック周期が所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定するステップと、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該クロック周期に対応する時刻同期を保留するステップとをコンピュータに実行させる。

【0062】

このような側面においては、１周期分のクロック信号の開始タイミングが適切でない場合に時刻同期が行われないので、コントローラ時刻がマスタ時刻からずれる状況を回避して、時刻同期を安定させることができる。

【0063】

他の側面に係るコントローラでは、マスタ時計管理部は、外部のグローバル時計に基づくグローバル時刻を非定周期通信により時刻サーバから受信し、該グローバル時刻に基づいてマスタ時刻を設定し、コントローラ時計管理部は、定周期通信により少なくとも一つのローカル機器にコントローラ時刻を送信してもよい。この場合には、非定周期通信を介して取得されたグローバル時刻に同期されたコントローラ時刻が定周期通信によってローカル機器に通知される。すなわち、グローバル時刻が非定周期通信によって取得される場合でも、定周期通信に基づいて制御される１以上のローカル機器のそれぞれでのローカル時刻を適切に設定できる。

【0064】

他の側面に係るコントローラでは、マスタ時計管理部は、マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を、時刻同期のためのクロック信号として生成し、判定部は、それぞれのマスタクロック周期が、対応する所与の時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定し、更新制御部は、マスタクロック周期が対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該マスタクロック周期に対応する時刻同期を保留してもよい。マスタクロックの開始タイミングが適切でない場合に時刻同期を行わないことで、コントローラ時刻がマスタ時刻からずれる状況を回避して、時刻同期を安定させることができる。

【0065】

他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計は中間コントローラ時計および基準コントローラ時計を含んでもよい。コントローラ時計管理部は、マスタクロック信号に基づいて中間コントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を時刻同期のためのクロック信号として生成する中間時計管理部と、中間クロック信号に基づいて、基準コントローラ時計を中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行する基準時計管理部とを備えてもよい。マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を用いてコントローラ内の時刻を２段階でマスタ時刻に同期させることで、マスタクロック信号の揺らぎの影響をより確実に抑えてロバストな時刻同期を実現できる。

【0066】

他の側面に係るコントローラでは、判定部は、それぞれの中間クロック周期が、対応する時間ウィンドウ内で開始したか否かをさらに判定し、更新制御部は、中間クロック周期が対応する時間ウィンドウ内で開始しなかった場合に、該中間クロック周期に対応する第２時刻同期を保留してもよい。マスタクロック周期および中間クロック周期のそれぞれで判定を実行することで、より確実に時刻同期を安定させることができる。

【0067】

他の側面に係るコントローラでは、クロック信号は、第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期とを有してもよい。更新制御部は、第２クロック周期に対応する時刻同期をコントローラ時計管理部に実行させてもよい。この場合には、クロック周期が正常に戻ったと推定される時点で速やかに時刻同期を再開できる。

【0068】

他の側面に係るコントローラでは、クロック信号は、第１時間ウィンドウ内で開始しなかった第１クロック周期と、第１時間ウィンドウに続く第２時間ウィンドウ内で開始した第２クロック周期と、第２時間ウィンドウに続く第３時間ウィンドウ内で開始した第３クロック周期とを有してもよい。更新制御部は、第２クロック周期に対応する時刻同期を更に保留し、第３クロック周期に対応する時刻同期をコントローラ時計管理部に実行させてもよい。この場合には、クロック周期が確実に正常に戻ったと推定される時点で初めて時刻同期が再開されるので、より確実に時刻同期を安定させることができる。

【0069】

他の側面に係るコントローラは、それぞれのクロック周期の推定開始タイミングに対応する時間ウィンドウを設定するウィンドウ設定部を更に備えてもよい。それぞれのクロック周期に対して時間ウィンドウが設定されるので、個々のクロック周期を確実に監視できる。

【0070】

他の側面に係るコントローラでは、ウィンドウ設定部は、クロック周期の推定開始タイミングより前の時点から、該推定開始タイミングより後の時間までの時間幅を時間ウィンドウとして設定してもよい。このように時間ウィンドウを設定することで、適切な（正しい）クロック周期を確実に捕捉できる。

【0071】

他の側面に係るコントローラでは、ウィンドウ設定部は、コントローラ時刻に対応する内部信号の内部周期を時間幅として設定してもよい。内部信号の周期を考慮して時間ウィンドウの長さが設定されるので、その内部信号に基づく処理に影響を及ぼさないように時刻同期を制御することができる。

【0072】

他の側面に係るコントローラでは、ウィンドウ設定部は、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始した場合に、該クロック周期の開始時点に基づいて該時間ウィンドウの終端を設定してもよい。適切な（正しい）クロック周期の開始を特定したことに応答して時間ウィンドウの終端を設定することで、適切なクロック周期を捕捉し続けることができる。

【0073】

他の側面に係るコントローラでは、ウィンドウ設定部は、時間ウィンドウが設定されているか否かを示すフラグを更に設定し、判定部は、クロック周期が開始した時点でのフラグを参照して、クロック周期が時間ウィンドウ内で開始したか否かを判定してもよい。クロック周期が適切であるか否かを判定するためにフラグを参照すれば足りるので、判定処理を簡易にすることができる。

【0074】

他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計管理部は、クロック周期に基づいて、コントローラ時刻に対応し、所与の内部周期を有する内部信号を生成し、マスタ時計に基づく開始時刻と、クロック周期および内部周期のうちの少なくとも一つとに基づいて時刻同期を実行してもよい。クロック信号の周期に基づいて内部信号を生成し、双方の周期の少なくとも一つを用いて同期を実行することで、正確な時刻同期が可能になる。

【0075】

他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計管理部は、更新制御部が時刻同期を保留した場合に、クロック周期を用いることなく内部周期に基づいて代替の時刻同期を実行してもよい。このような処理により、適切な（正確な）マスタ時刻を得られなかった場合にも時刻同期を実行できる。

【0076】

他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計管理部は、クロック周期よりも短い内部周期で内部信号を生成してもよい。この内部信号を用いることで、コントローラ内の時刻をより短い間隔でマスタ時刻に同期させることが可能になり、したがって、クロック信号の揺らぎの影響をより確実に抑えてロバストな時刻同期を実行できる。

【0077】

他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計管理部は、コントローラ内の内部遅延に更に基づいて時刻同期を実行してもよい。コントローラ内の内部遅延が考慮されるので、コントローラ時刻をより正確にマスタ時刻に同期させることができる。

【0078】

本開示の一側面に係る機器制御システムは、上記のコントローラと、少なくとも一つのローカル機器とを備える。この場合には、機器制御システムにおいて、コントローラ時刻がマスタ時刻からずれる状況を回避して、時刻同期を安定させることができる。

【0079】

他の側面に係る機器制御システムでは、少なくとも一つのローカル機器の少なくとも一つはロボットコントローラであってもよい。この場合には、ロボットコントローラを有する機器制御システムにおいて、コントローラ時刻がマスタ時刻からずれる状況を回避して、時刻同期を安定させることができる。

【0080】

本開示の一側面に係るコントローラは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するマスタ時計管理部と、マスタクロック信号に基づいてコントローラ内の中間コントローラ時計をマスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成する中間時計管理部と、中間クロック信号に基づいて、コントローラ内の基準コントローラ時計を中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行する基準時計管理部とを備える。

【0081】

本開示の一側面に係る時刻同期方法は、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するステップと、マスタクロック信号に基づいてコントローラ内の中間コントローラ時計をマスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成するステップと、中間クロック信号に基づいて、コントローラ内の基準コントローラ時計を中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行するステップとを含む。

【0082】

本開示の一側面に係る時刻同期プログラムは、コントローラ内のマスタ時計を外部のグローバル時計に同期させて、該マスタ時計に基づくマスタ時刻を設定し、該マスタ時刻に対応し、マスタクロック周期を有するマスタクロック信号を生成するステップと、マスタクロック信号に基づいてコントローラ内の中間コントローラ時計をマスタ時計に対応同期させて、該中間コントローラ時計に基づく中間コントローラ時刻を設定する第１時刻同期を実行し、該中間コントローラ時刻に対応し、マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を有する中間クロック信号を生成するステップと、中間クロック信号に基づいて、コントローラ内の基準コントローラ時計を中間コントローラ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する第２時刻同期を実行するステップとをコンピュータに実行させる。

【0083】

このような側面においては、マスタクロック周期よりも短い中間クロック周期を用いてコントローラ内の時刻を２段階でマスタ時刻に同期させることで、マスタクロック信号の揺らぎの影響をより確実に抑えてロバストな時刻同期を実現できる。

【0084】

［変形例］
以上、本開示の実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。本開示は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0085】

上述した例では上位コントローラ１０が中間コントローラ時計Ｃｉと基準コントローラ時計Ｃｒという二つのコントローラ時計を備える。しかし、上位コントローラ１０は中間コントローラ時計Ｃｉを備えることなく基準コントローラ時計Ｃｒを備えてもよい。この変形例では、コントローラ時計管理部１２は、マスタクロック信号に基づいて基準コントローラ時計Ｃｒをマスタ時計Ｃｍに同期させて、該基準コントローラ時計Ｃｒに基づく基準コントローラ時刻を設定する時刻同期を実行する。

【0086】

すなわち、他の側面に係るコントローラでは、コントローラ時計は基準コントローラ時計であってもよい。コントローラ時計管理部は、マスタクロック信号に基づいて基準コントローラ時計をマスタ時計に同期させて、該基準コントローラ時計に基づく基準コントローラ時刻を設定する時刻同期を実行してもよい。中間コントローラ時計が省略されるので、コントローラの構成を簡易にしつつ、時刻同期を安定させることができる。

【0087】

システムのハードウェア構成は、プログラムの実行により各機能モジュールを実現する態様に限定されない。例えば、上記実施形態における機能モジュールの少なくとも一部が、その機能に特化した論理回路により構成されていてもよいし、該論理回路を集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されてもよい。

【0088】

少なくとも一つのプロセッサにより実行される方法の処理手順は上記実施形態での例に限定されない。例えば、上述したステップ（処理）の一部が省略されてもよいし、別の順序で各ステップが実行されてもよい。また、上述したステップのうちの任意の２以上のステップが組み合わされてもよいし、ステップの一部が修正または削除されてもよい。あるいは、上記の各ステップに加えて他のステップが実行されてもよい。

【0089】

コンピュータシステムまたはコンピュータ内で二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」および「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」および「未満」という二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。このような基準の選択は、二つの数値の大小関係を比較する処理についての技術的意義を変更するものではない。

【符号の説明】

【0090】

１…機器制御システム、３…ローカル機器、９…時刻サーバ、１０…上位コントローラ、１１…マスタ時計管理部、１２…コントローラ時計管理部、１３…監視部、１４…中間時計管理部、１５…基準時計管理部、１６…通知部、１７…ウィンドウ設定部、１８…判定部、１９…更新制御部、２０…機器本体、３０…ローカルコントローラ、３００，３２１～３２６，３３１～３３６…時間ウィンドウ、Ｎａ…第１通信ネットワーク、Ｎｂ…第２通信ネットワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】