JP2004280305A - プログラマブルコントローラ用機器及びプログラマブルコントローラ並びにデータの受渡方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラダー言語等の制御のためのユーザプログラムにおける送達確認手順のプログラムを簡略化するＰＬＣ用機器を提供すること
【解決手段】上位コンピュータ８からの通信データ（コマンド）の受信を監視するデータ監視部２１と、受信した通信データの種別を解析するデータ解析部２２と、データ解析部の解析結果に基づき、前記種別に対応するＩ／Ｏメモリの接点の割付けに変換するデータ変換部２３と、そのデータ変換部で変換した対応する接点をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定のデータを受信したことを、ラダーに通知するタイミング通知部２４を備えた。
【選択図】 図４
【解決手段】上位コンピュータ８からの通信データ（コマンド）の受信を監視するデータ監視部２１と、受信した通信データの種別を解析するデータ解析部２２と、データ解析部の解析結果に基づき、前記種別に対応するＩ／Ｏメモリの接点の割付けに変換するデータ変換部２３と、そのデータ変換部で変換した対応する接点をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定のデータを受信したことを、ラダーに通知するタイミング通知部２４を備えた。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プログラマブルコントローラ用機器及びプログラマブルコントローラ並びにデータの受渡方法に関するもので、より具体的にはＰＬＣと上位コンピュータとの間のデータの受渡方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の制御装置として、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）が用いられている。このＰＬＣは、複数のユニットから構成される。すなわち、電源供給源の電源ユニット，ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット，ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサの信号を入力する入力ユニット，アクチュエータなどに制御出力を出す出力ユニット，通信ネットワークに接続するための通信ユニットなどの各種のユニットを適宜組み合わせて構成される。
【０００３】
ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットで入力した信号をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込み（ＩＮリフレッシュ）、予め登録されたユーザプログラム記述言語（例えばラダー言語）で組まれたユーザプログラムに基づき論理演算をし（演算実行）、その演算実行結果をＩ／Ｏメモリに書き込んで出力ユニットに送り出し（ＯＵＴリフレッシュ）、その後、いわゆる周辺処理を行うということをサイクリックに繰り返し処理するようになる。そして、上記したユーザプログラムは、ＣＰＵユニットのユーザメモリに格納される。
【０００４】
ところで、上記したユーザプログラムをダウンロードしたり、各種のパラメータを設定したり、生産指示などをする場合、通信回線を介してツール等の上位コンピュータとの間でデータの送受が行われる。すなわち、図１に示すように、上位コンピュータ１とＰＬＣ２は、通信回線３を介して接続される。ＰＬＣ２には、通信回線３に接続されデータの送受を行う通信ユニット２ａや、ＣＰＵユニット２ｂ等を備えている。通信ユニット２ａは、バッファのように機能し、上位コンピュータ１送られてきたデータをその受信領域に一時的に格納し、その一時的に格納されたデータは、内部バスを介してＣＰＵユニット２ｂに送られる。
【０００５】
このとき、ＰＬＣ２と上位コンピュータ１の間でデータを受け渡す場合、データの受渡を確実に行うために、予めＰＬＣ２と上位コンピュータ１との間で決められた送達確認手順（通信プロトコル）に基づいて行っている。そして、ＰＬＣ２においては、通常このような送達確認手順はメッセージ通信の手順、つまりコマンド要求を送信し、そのレスポンス応答を返信することを行う。その手順を含んだ処理はラダー言語で記述されたプログラムで実装され、プログラムがＣＰＵユニットで実行されることによりデータの受け渡しが行われる。
【０００６】
すなわち、例えば、図２に示すように、上位コンピュータ１がＰＬＣ２に向けて開始コマンドとして値が「１００」のコマンドを送る。そのコマンドをＰＬＣ２が受けるとＰＬＣ２が稼動状態になる。つまりフェーズが［待機状態］であったＰＬＣ２は、［待機状態］＝１００から［稼動中状態］＝５０に遷移する。これに伴い、稼動中フラグをＯＮにし、所定の動作を行うための制御が開始する。そして、一連の処理が完了すると、稼動完了フラグがＯＮになるので、それに伴い稼動中フラグをＯＦＦにするとともに、フェーズを［完了状態］＝７０に遷移させる。
【０００７】
この遷移に伴い、ＰＬＣ２は、上位コンピュータ１に向けて開始コマンド１００に対するＡＣＫを返信する。そして、このＡＣＫを受信した上位コンピュータ１は、ＰＬＣ２に向けてリセットコマンド（４０）を送信するので、そのリセットコマンド（４０）を受信したＰＬＣは待機状態になる。つまり、自己のフェーズを［完了状態］の７０から［待機状態］の１００に遷移させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のシステムでは、複雑なデータやデータの種類が多い場合には、送達確認の手順が複雑になり、ラダー言語で記述されるプログラムが複雑になる（図３参照）。また、本来の制御のためのプログラムに加え、上記した送達確認のためのプログラム部分の実行が増えることになり、その分だけＰＬＣ１の制御サイクルタイムが長くなる。
【０００９】
さらに、ラダー言語は、信号論理演算を処理するようにプログラミングするのには向いているが、このようなデータ通信処理を行うようにプログラミングするのには不向きであり、係る不向きな言語を用いてプログラムを組むためには、熟練した知識が必要になり、データの受渡のためだけに、熟練したプログラマが必要になるという問題もある。
【００１０】
この発明は、上記した背景に鑑み、ラダー言語等の制御のためのユーザプログラムにおける送達確認手順のプログラムを簡略化することができるプログラマブルコントローラ用機器及びプログラマブルコントローラ並びにデータの受渡方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明によるプログラマブルコントローラ用機器は、上位コンピュータからの通信データの受信を監視するデータ監視手段と、受信した前記通信データの種別を解析するデータ解析手段と、前記データ解析手段の解析結果に基づき、前記種別に対応する接点の割付けに変換するデータ変換手段と、そのデータ変換手段で変換した対応する接点をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定のデータを受信したことを、制御プログラムを実行するＣＰＵユニットに通知する通知手段を備えるようにした。なお、上記した各手段の機能を適宜組み合わせて１つの手段で複数の機能を兼用するようにすることもでき、係る構成も本発明に含まれるのはもちろんである。また、所定のデータを受信したことを通知することは、動作タイミングを通知するとも言える。
【００１２】
そして、このプログラマブルコントローラ用機器は、例えば、実施の形態で示したように、ＣＰＵユニットに内蔵する拡張ボードにより実現することができる。その場合に、上記した各手段は、Ｃ言語が記述できる拡張ボードに実装することができる。もちろん、Ｃ言語以外の高級言語（ＢＡＳＩＣ言語など）やその他使用するプログラムは任意である。
【００１３】
なお、「拡張ボード」は、ＣＰＵユニットに内蔵される増設基板タイプの拡張ボードを含むし、また例えば、ＣＰＵユニットとは別体のユニットの形態も含む。他の形態のＣＰＵユニットに対する増設ユニットタイプの形態も含む。
【００１４】
また、本発明に係るプログラマブルコントローラは、上記した本発明に係るプログラマブルコントローラ用機器と、ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、上位コンピュータと通信する通信ユニットとを備えて構成し、前記通信ユニットを介して取得した前記上位コンピュータからの通信データの種別を前記プログラマブルコントローラ用機器が解析し、対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、前記ＣＰＵユニットは、その接点のＯＮ／ＯＦＦの変化に基づいて所定のデータを受信したことを認識するように構成することである。
【００１５】
さらに、本発明に係るデータの受渡方法は、上位コンピュータからプログラマブルコントローラへのデータの受渡方法であって、前記プログラマブルコントローラは、ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、そのユーザプログラの実行とは非同期で動作するデータ受渡モジュールを備え、前記上位コンピュータから送られてきた通信データをプログラマブルコントローラが受信し、前記データ受渡モジュールが、前記受信した通信データの種別を解析し、その解析結果に基づいて対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、前記接点はＣＰＵユニットもアクセス可能で、その接点のＯＮ／ＯＦＦの状態に基づいて、所定のデータを受信したこと認識することである。
そして、上記プログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）は、高級言語（例えばＢＡＳＩＣ言語やＣ言語）で実装するとよい。
【００１６】
この発明によれば、プログラマブルコントローラにおけるデータの送達確認手順を、ラダー等の制御プログラムではなく、別途形成したプログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）が行い、取得したデータの種別に応じて対応する接点をＯＮ／ＯＦＦするようにしたため、ユーザプログラム側は、所定の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視すればよく、ラダー等のユーザプログラムによる送達確認手順のプログラムを簡略化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の好適な一実施の形態を示している。図４に示すように、ＰＬＣ１０は、上位コンピュータ８と通信回線を介して接続され、所定の通信プロトコルに従ってデータの送受が行われる。そして、本実施の形態では、ＰＬＣ１０に対するコマンドやＰＬＣのフェーズ状態が、特定の数値で定められていて、その数値を外部から送信することでＰＬＣ１０にコマンドを実行させるような構成を前提としている。コマンドの例としては、インテルーション社が公表しているｉＢａｔｃｈ Ｒ４の「ＰＬＩ開発マニュアル」がある。ｉＢａｔｃｈによる具体的な定義例は後述もしているが、一部を挙げると、非常停止コマンドは「１０」、一時停止コマンドは「２０」、停止コマンドは「３０」、リセットコマンドは「４０」、開始コマンドは「１００」などとされている。なお、ＰＬＣ１０のフェーズ状態名も任意の値で定義されている。定義例の一部を挙げると、非常停止中は「１０」、一時停止中は「２０」、停止中は「３０」、稼動中は「５０」、完了は「７０」、待機は「１００」などがある。フェーズ状態が定義された値は、ＰＬＣ１０内（ＣＰＵユニット内）に記憶されていて、上位コンピュータはＰＬＣのフェーズ状態を示すその値を把握することができる。
【００１８】
そして、上位コンピュータ８は、設備の制御を行うＰＬＣ１０を、監視・指示するためのコンピュータであり、操作者の指示や決められた制御手順に従って、ＰＬＣ１０に対して制御指示を送る。その指示は上述の予め定義されたコマンドを利用して送られる。
【００１９】
このＰＬＣ１０のハードウェア構成としては、図５のようになる。本発明との関係で言うと、所定の通信回線に接続し、実際に上位コンピュータ８との間でテータの送受を行う通信ユニット１１（図４中の「受信領域」に対応）と、ＰＬＣ１０の装置全体の制御を司るＣＰＵユニット１２と、そのＣＰＵユニット１２内に装着された拡張ボード１３を備えている。そして、通信ユニット１１とＣＰＵユニット１２は、内部バスであるＩ／Ｏバス１４を介してデータの送受を行う。もちろん、電源ユニット，Ｉ／Ｏユニット，マスタユニットその他のユニットも適宜有している。
【００２０】
ＣＰＵユニット１２と、拡張ボード１３は、ＣＰＵユニット１２内のインナーバスを介して接続されている。さらに、ＣＰＵユニット１２には、共有メモリであるＩ／Ｏメモリ１５を備えており、このＩ／Ｏメモリ１５には、拡張ボード１３のＭＰＵ１３ａとＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａがともにアクセスし、適宜書き換えできるようになる。通信ユニット１１からも同様にアクセスできる。
【００２１】
つまり、ＣＰＵユニット１２は、図示省略するシステムＲＯＭに格納されたシステムプログラムにしたがって、ＭＰＵ１２ａが所定の処理をサイクリックに実行するものである。ここで所定の処理とは、共通処理，演算処理，サイクルタイム算出処理，Ｉ／Ｏリフレッシュ処理，周辺サービス処理がある。演算処理は、プログラムメモリに格納されたユーザプログラムを順次実行するもので、その演算実行時に、適宜Ｉ／Ｏメモリ１５にアクセスし、ＩＯデータを読み書きしたり、パラメータを取得する。そして、Ｉ／Ｏリフレッシュ処理では、Ｉ／Ｏメモリ１５に対して、ＩＯデータの更新処理を行う。
【００２２】
一方、拡張ボード１３は、高級言語（例えばＣ言語）で作成されたプログラムを実行可能になっている。なお、この本実施の形態では拡張ボードのようにＣＰＵユニット１２内に挿入して内蔵できるような増設基板タイプとしたが、本発明はこれに限ることはなく、ＣＰＵユニット１２とは別体のユニットで、ＣＰＵユニット１２と内部バスを介して、他のユニット（通信ユニット，Ｉ／Ｏユニットなど）と同様にユニット接続されるようにしてもよい。また別の形態として、ＣＰＵユニット１２に対する増設ユニットタイプでもよい。なお、増設基板タイプや増設ユニットタイプの場合の接続バスは、他のユニットがつながるＰＬＣバス（Ｉ／Ｏバス）とは別のバスで、ＣＰＵユニット１２自体の内部バスでもよい。要するに、ＭＰＵ１２ａとバスを介してつながれ、拡張ＭＰＵとしてメインのラダーが実行されるＭＰＵ１２ａとは別途に独自に動作するとともに、ＣＰＵユニット１２のＩ／Ｏメモリ１５に対してアクセスする機能を持っていれば形態はなんでもよい。そして、両ＭＰＵ１２ａ，１３ａ間のデータの送受，Ｉ／Ｏメモリ１５へのアクセス等の調停は、アービター１６を介して行われる。
【００２３】
ここで、本発明では、拡張ボード１３（ＭＰＵ１３ａ）は、図４におけるデータ受渡モジュールに対応し、具体的な内部機能は、図４に示すようにデータ監視部２１と、データ解析部２２と、データ変換部２３と、タイミング通知部２４を備えている。データ監視部２１は、通信ユニット１１のデータ受信領域に対する上位コンピュータ８からのデータ受信を監視する。つまり、上位コンピュータ８から送信されてきたコマンドを受信したか否かを判断し、受信した場合には、その旨データ解析部２２に通知する。
【００２４】
データ解析部２２は、受信したデータのコマンド部分を解析し、予め定義されているコマンドであるか否かを判断する。そして、予め定義されているコマンドの場合、そのコマンドをデータ変換部２３に渡す。すなわち、ｉＢａｔｃｈｉでは、各コマンドごとに所定の値を割り付け（定義）している。一例としては、非常停止は「１０」，一時停止は「２０」，停止は「３０」，リセットは「４０」，ポーズは「５０」，歩進は「６０」，ダウンロードは「７０」，ポーズ解除は「８０」，再開は「９０」，開始は「１００」などである。データ解析部２２は、係るコマンドとして定義されている値の情報を保有しており、それと一致する物があるか否かにより予め定義されたコマンドであるか否かを判断する。
【００２５】
データ変換部２３では、データ解析部２２で正規のコマンドと判断した受信したコマンドを、予め割付けを行っているコマンド受信通知用接点情報に変換する。そして、タイミング通知部２４は、コマンドに該当するＩ／Ｏメモリ１５内の所定の接点を操作するとともに、ＣＰＵユニット１２（ＭＰＵ１２ａ）にコマンドの受信が行われたことを通知する。これにより、上位コンピュータ８のデータコマンドに応じたＩ／Ｏメモリ１５の接点がＯＮし、該当するラダープログラムが動作する。
【００２６】
上記した上位コンピュータ８からのデータの受け渡しを行うための拡張ボード１３（データ受渡モジュール）のＭＰＵ１３ａの機能は、図６に示すようになる。すなわち、データ監視部２１が受信データ（コマンド）がくるのを待つ（ＳＴ１，ＳＴ２）。そして、データ監視部２１にてデータの受信を検知すると、データ解析部２２が受信データを取得する（ＳＴ３）とともに、受信データが予め定義されたコマンドに該当するか否かを判断する（ＳＴ４）。
【００２７】
そして、該当するコマンドがない場合には、ステップ１に戻り次のデータ受信を待つ。また、該当コマンドが存在する場合には、データ変換部２３が受信したコマンドに対応する接点を検出する（ＳＴ５）。この検索処理は、実際には、コマンド（値）に対応した接点を関連づけたテーブルを用意しておき、そのテーブルを参照することにより接点を検出することができる。そして、タイミング通知部２４は、検出した接点をＯＮにする（ＳＴ６）。
【００２８】
ところで、上記したように接点をＯＮにしたことにより、ＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａは、所定のラダープログラムを実行する。従って、所定の通信プロトコルに従ってデータの送受を行う処理は、Ｃ言語によるプログラムを動作可能な拡張ボード１３（データ受渡モジュール）により行い、ラダープログラムを実行するＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａは、拡張ボード１３（データ受渡モジュール）から出力される接点のＯＮ／ＯＦＦにしたがって動作開始／停止等を行えばよい。つまり、ラダープログラムにとって比較的不得手で、プログラムを作成するのに熟練の技術が必要な通信のためのプログラムをラダープログラムから除くことができる。そのため、ＣＰＵユニット１２が実行するラダープログラムは、制御用ラダーのみとすることができ、データ受渡のために必要なラダープログラムは、例えば図７に示すようになり、図３に示したものに比べて、非常に短くすることができる。その結果、サイクルタイムの短縮にもつながる。
【００２９】
また、従来ラダープログラムで作成していた通信のためのプログラムは、係る種類のプログラム作成に適したＣ言語を用いて作成し、拡張ボード１３に実装するようにした。よって、ラダー言語で通信のためのプログラムを作成することに比べると、Ｃ言語を用いることより比較的容易に通信のためのプログラムを作成することができる。
【００３０】
次に、具体的なコマンドを送信する場合を例に挙げて、各部の機能を説明する。図８〜図１０は、上位コンピュータ８からＰＬＣ１０に向けて開始コマンドを送る例を示している。まず、上位コンピュータ８は、開始コマンドである「１００」という値をＰＬＣ１０に向けて送信する（ＳＴ１１）。
【００３１】
このコマンドは、通信ユニット１１が受信し、受信データをイベント通知バッファ（データ受信領域）に格納するとともに、イベント発生フラグをＯＮにする（ＳＴ２１〜２３）。イベント発生フラグは、共有メモリであるＩ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに設定しておくことにより、拡張ボード１３のデータ監視部２１は、そのイベント発生フラグのＯＮ／ＯＦＦを監視することにより、データ受信の有無を判断できる。
【００３２】
そして、データ監視部２１が、イベント発生フラグがＯＮになったことを検知すると（ＳＴ３１でＹｅｓ）、データ解析部２２がコマンドを解釈する（ＳＴ３２）。この場合には、コマンドとして「１００」が送られてきたことを認識し、正しいコマンドであると判断する。
【００３３】
次いで、データ変換部２３が、受信したコマンド「１００」に対応する処理として、状態（ステータス）を稼働中を意味する「５０」に替える（ＳＴ３３）。なお、係る変更は、予め決められた規則に従って実行する。つまり、コマンドと実行する処理を関係づけたテーブルを用意し、それを参照することにより実行できる。そして、タイミング通知部２４は、稼働中フラグ（Ｉ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに設定）をＯＮにする（ＳＴ３４）。
【００３４】
この稼働中フラグは、ラダープログラムを実行するＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａも参照している。従って、移動中フラグがＯＮになるか否か監視し（ＳＴ４１）、ＯＮになったならば、対応するラダープログラムを実行し（ＳＴ４２）、その処理を終了したならば、稼働完了フラグをＯＮにする（ＳＴ４３）。
【００３５】
この稼働完了フラグもＩ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに割り付けられており、拡張ボード１３（データ受渡モジュール）側も、その移動完了フラグを監視している（ＳＴ３５）。そして、拡張ボード１３のＭＰＵ１３ａが、移動完了フラグがＯＮになったことを検知すると、稼働中フラグをＯＦＦにし（ＳＴ３６）、状態（ステータス）を完了を意味する「７０」に変更する（ＳＴ３７）。拡張ボード１３は、状態＝７０になったことに伴い、レスポンスを作成し、イベント発生フラグをＯＮにする（ＳＴ３８，３９）。
【００３６】
ＣＰＵユニット１２側では、稼働中フラグを監視し、その稼働中フラグがＯＦＦになったのを検知すると、移動完了フラグをＯＦＦにし、次の動作に備える（ＳＴ４４，４５）。
【００３７】
一方、通信ユニット１１は、イベント発生フラグがＯＮになったのを検知し、レスポンス要求があったことを知ると、イベント通知バッファ（データ送信領域）から送信データ（拡張ボード１３がステップ３８で作成したレスポンス）をコピーし、上位コンピュータ８に向けてレスポンス（ＡＣＫ）を返送する（ＳＴ２４〜２６）。
【００３８】
そして、上位コンピュータ８は、レスポンスを受信すると（ＳＴ１２）、ステップ１１で発行した開始コマンドに対して正常に動作が行われたことを認識し、リセットコマンド（４０）を送信する。なお、図９，図１０には図示省略するが、このリセットコマンドに対しても、開始コマンドと同様に通信ユニットを経て介しボードに伝達され、最終的にデータ変換部２３がコマンド（４０）に対応する処理として、状態を待機を示す１００に変更する。
【００３９】
本実施の形態では、ラダープログラムで必要なコード量が減るため、開発コストが削減される。さらに、ラダーでは手間がかかり、ケアレスミスも生じやすかった通信部分のデバッグを、プログラムを分離することにより、デバッグ工数を抑えることができる。さらにた、ラダーによる制御プログラムのサイクルタイムの低下を最小限に抑えることができる。そして、ラダープログラムの制御以外の部分が削減されたため、制御プログラム部分の可読性が向上し、メンテナンスコストが削減できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、プログラマブルコントローラにおけるデータの送達確認手順を、ラダー等の制御プログラムではなく、別途形成したプログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）が行い、取得したデータの種別に応じて対応する接点をＯＮ／ＯＦＦするようにしたため、ラダー言語等の制御のためのユーザプログラムにおける送達確認手順のプログラムを簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【図３】従来例の問題点を説明する図である。
【図４】本発明の好適な一実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の好適な一実施の形態を示す図である。
【図６】ＭＰＵ１３ａの機能を示すフローチャートである。
【図７】本発明の効果を説明する図である。
【図８】本実施の形態の作用を説明する図である。
【図９】各ユニットの機能を示すフローチャートである。
【図１０】各ユニットの機能を示すフローチャートである。
【符号の説明】
８ 上位コンピュータ
１０ ＰＬＣ
１１ 通信ユニット
１２ ＣＰＵユニット
１２ａ ＭＰＵ
１３ 拡張ボード（データ受渡モジュール）
１３ａ ＭＰＵ
１４ Ｉ／Ｏバス
１５ Ｉ／Ｏメモリ
１６ アービター
２１ データ監視部
２２ データ解析部
２３ データ変換部
２４ タイミング通知部
【発明の属する技術分野】
この発明は、プログラマブルコントローラ用機器及びプログラマブルコントローラ並びにデータの受渡方法に関するもので、より具体的にはＰＬＣと上位コンピュータとの間のデータの受渡方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の制御装置として、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）が用いられている。このＰＬＣは、複数のユニットから構成される。すなわち、電源供給源の電源ユニット，ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット，ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサの信号を入力する入力ユニット，アクチュエータなどに制御出力を出す出力ユニット，通信ネットワークに接続するための通信ユニットなどの各種のユニットを適宜組み合わせて構成される。
【０００３】
ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットで入力した信号をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込み（ＩＮリフレッシュ）、予め登録されたユーザプログラム記述言語（例えばラダー言語）で組まれたユーザプログラムに基づき論理演算をし（演算実行）、その演算実行結果をＩ／Ｏメモリに書き込んで出力ユニットに送り出し（ＯＵＴリフレッシュ）、その後、いわゆる周辺処理を行うということをサイクリックに繰り返し処理するようになる。そして、上記したユーザプログラムは、ＣＰＵユニットのユーザメモリに格納される。
【０００４】
ところで、上記したユーザプログラムをダウンロードしたり、各種のパラメータを設定したり、生産指示などをする場合、通信回線を介してツール等の上位コンピュータとの間でデータの送受が行われる。すなわち、図１に示すように、上位コンピュータ１とＰＬＣ２は、通信回線３を介して接続される。ＰＬＣ２には、通信回線３に接続されデータの送受を行う通信ユニット２ａや、ＣＰＵユニット２ｂ等を備えている。通信ユニット２ａは、バッファのように機能し、上位コンピュータ１送られてきたデータをその受信領域に一時的に格納し、その一時的に格納されたデータは、内部バスを介してＣＰＵユニット２ｂに送られる。
【０００５】
このとき、ＰＬＣ２と上位コンピュータ１の間でデータを受け渡す場合、データの受渡を確実に行うために、予めＰＬＣ２と上位コンピュータ１との間で決められた送達確認手順（通信プロトコル）に基づいて行っている。そして、ＰＬＣ２においては、通常このような送達確認手順はメッセージ通信の手順、つまりコマンド要求を送信し、そのレスポンス応答を返信することを行う。その手順を含んだ処理はラダー言語で記述されたプログラムで実装され、プログラムがＣＰＵユニットで実行されることによりデータの受け渡しが行われる。
【０００６】
すなわち、例えば、図２に示すように、上位コンピュータ１がＰＬＣ２に向けて開始コマンドとして値が「１００」のコマンドを送る。そのコマンドをＰＬＣ２が受けるとＰＬＣ２が稼動状態になる。つまりフェーズが［待機状態］であったＰＬＣ２は、［待機状態］＝１００から［稼動中状態］＝５０に遷移する。これに伴い、稼動中フラグをＯＮにし、所定の動作を行うための制御が開始する。そして、一連の処理が完了すると、稼動完了フラグがＯＮになるので、それに伴い稼動中フラグをＯＦＦにするとともに、フェーズを［完了状態］＝７０に遷移させる。
【０００７】
この遷移に伴い、ＰＬＣ２は、上位コンピュータ１に向けて開始コマンド１００に対するＡＣＫを返信する。そして、このＡＣＫを受信した上位コンピュータ１は、ＰＬＣ２に向けてリセットコマンド（４０）を送信するので、そのリセットコマンド（４０）を受信したＰＬＣは待機状態になる。つまり、自己のフェーズを［完了状態］の７０から［待機状態］の１００に遷移させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のシステムでは、複雑なデータやデータの種類が多い場合には、送達確認の手順が複雑になり、ラダー言語で記述されるプログラムが複雑になる（図３参照）。また、本来の制御のためのプログラムに加え、上記した送達確認のためのプログラム部分の実行が増えることになり、その分だけＰＬＣ１の制御サイクルタイムが長くなる。
【０００９】
さらに、ラダー言語は、信号論理演算を処理するようにプログラミングするのには向いているが、このようなデータ通信処理を行うようにプログラミングするのには不向きであり、係る不向きな言語を用いてプログラムを組むためには、熟練した知識が必要になり、データの受渡のためだけに、熟練したプログラマが必要になるという問題もある。
【００１０】
この発明は、上記した背景に鑑み、ラダー言語等の制御のためのユーザプログラムにおける送達確認手順のプログラムを簡略化することができるプログラマブルコントローラ用機器及びプログラマブルコントローラ並びにデータの受渡方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明によるプログラマブルコントローラ用機器は、上位コンピュータからの通信データの受信を監視するデータ監視手段と、受信した前記通信データの種別を解析するデータ解析手段と、前記データ解析手段の解析結果に基づき、前記種別に対応する接点の割付けに変換するデータ変換手段と、そのデータ変換手段で変換した対応する接点をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定のデータを受信したことを、制御プログラムを実行するＣＰＵユニットに通知する通知手段を備えるようにした。なお、上記した各手段の機能を適宜組み合わせて１つの手段で複数の機能を兼用するようにすることもでき、係る構成も本発明に含まれるのはもちろんである。また、所定のデータを受信したことを通知することは、動作タイミングを通知するとも言える。
【００１２】
そして、このプログラマブルコントローラ用機器は、例えば、実施の形態で示したように、ＣＰＵユニットに内蔵する拡張ボードにより実現することができる。その場合に、上記した各手段は、Ｃ言語が記述できる拡張ボードに実装することができる。もちろん、Ｃ言語以外の高級言語（ＢＡＳＩＣ言語など）やその他使用するプログラムは任意である。
【００１３】
なお、「拡張ボード」は、ＣＰＵユニットに内蔵される増設基板タイプの拡張ボードを含むし、また例えば、ＣＰＵユニットとは別体のユニットの形態も含む。他の形態のＣＰＵユニットに対する増設ユニットタイプの形態も含む。
【００１４】
また、本発明に係るプログラマブルコントローラは、上記した本発明に係るプログラマブルコントローラ用機器と、ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、上位コンピュータと通信する通信ユニットとを備えて構成し、前記通信ユニットを介して取得した前記上位コンピュータからの通信データの種別を前記プログラマブルコントローラ用機器が解析し、対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、前記ＣＰＵユニットは、その接点のＯＮ／ＯＦＦの変化に基づいて所定のデータを受信したことを認識するように構成することである。
【００１５】
さらに、本発明に係るデータの受渡方法は、上位コンピュータからプログラマブルコントローラへのデータの受渡方法であって、前記プログラマブルコントローラは、ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、そのユーザプログラの実行とは非同期で動作するデータ受渡モジュールを備え、前記上位コンピュータから送られてきた通信データをプログラマブルコントローラが受信し、前記データ受渡モジュールが、前記受信した通信データの種別を解析し、その解析結果に基づいて対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、前記接点はＣＰＵユニットもアクセス可能で、その接点のＯＮ／ＯＦＦの状態に基づいて、所定のデータを受信したこと認識することである。
そして、上記プログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）は、高級言語（例えばＢＡＳＩＣ言語やＣ言語）で実装するとよい。
【００１６】
この発明によれば、プログラマブルコントローラにおけるデータの送達確認手順を、ラダー等の制御プログラムではなく、別途形成したプログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）が行い、取得したデータの種別に応じて対応する接点をＯＮ／ＯＦＦするようにしたため、ユーザプログラム側は、所定の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視すればよく、ラダー等のユーザプログラムによる送達確認手順のプログラムを簡略化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の好適な一実施の形態を示している。図４に示すように、ＰＬＣ１０は、上位コンピュータ８と通信回線を介して接続され、所定の通信プロトコルに従ってデータの送受が行われる。そして、本実施の形態では、ＰＬＣ１０に対するコマンドやＰＬＣのフェーズ状態が、特定の数値で定められていて、その数値を外部から送信することでＰＬＣ１０にコマンドを実行させるような構成を前提としている。コマンドの例としては、インテルーション社が公表しているｉＢａｔｃｈ Ｒ４の「ＰＬＩ開発マニュアル」がある。ｉＢａｔｃｈによる具体的な定義例は後述もしているが、一部を挙げると、非常停止コマンドは「１０」、一時停止コマンドは「２０」、停止コマンドは「３０」、リセットコマンドは「４０」、開始コマンドは「１００」などとされている。なお、ＰＬＣ１０のフェーズ状態名も任意の値で定義されている。定義例の一部を挙げると、非常停止中は「１０」、一時停止中は「２０」、停止中は「３０」、稼動中は「５０」、完了は「７０」、待機は「１００」などがある。フェーズ状態が定義された値は、ＰＬＣ１０内（ＣＰＵユニット内）に記憶されていて、上位コンピュータはＰＬＣのフェーズ状態を示すその値を把握することができる。
【００１８】
そして、上位コンピュータ８は、設備の制御を行うＰＬＣ１０を、監視・指示するためのコンピュータであり、操作者の指示や決められた制御手順に従って、ＰＬＣ１０に対して制御指示を送る。その指示は上述の予め定義されたコマンドを利用して送られる。
【００１９】
このＰＬＣ１０のハードウェア構成としては、図５のようになる。本発明との関係で言うと、所定の通信回線に接続し、実際に上位コンピュータ８との間でテータの送受を行う通信ユニット１１（図４中の「受信領域」に対応）と、ＰＬＣ１０の装置全体の制御を司るＣＰＵユニット１２と、そのＣＰＵユニット１２内に装着された拡張ボード１３を備えている。そして、通信ユニット１１とＣＰＵユニット１２は、内部バスであるＩ／Ｏバス１４を介してデータの送受を行う。もちろん、電源ユニット，Ｉ／Ｏユニット，マスタユニットその他のユニットも適宜有している。
【００２０】
ＣＰＵユニット１２と、拡張ボード１３は、ＣＰＵユニット１２内のインナーバスを介して接続されている。さらに、ＣＰＵユニット１２には、共有メモリであるＩ／Ｏメモリ１５を備えており、このＩ／Ｏメモリ１５には、拡張ボード１３のＭＰＵ１３ａとＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａがともにアクセスし、適宜書き換えできるようになる。通信ユニット１１からも同様にアクセスできる。
【００２１】
つまり、ＣＰＵユニット１２は、図示省略するシステムＲＯＭに格納されたシステムプログラムにしたがって、ＭＰＵ１２ａが所定の処理をサイクリックに実行するものである。ここで所定の処理とは、共通処理，演算処理，サイクルタイム算出処理，Ｉ／Ｏリフレッシュ処理，周辺サービス処理がある。演算処理は、プログラムメモリに格納されたユーザプログラムを順次実行するもので、その演算実行時に、適宜Ｉ／Ｏメモリ１５にアクセスし、ＩＯデータを読み書きしたり、パラメータを取得する。そして、Ｉ／Ｏリフレッシュ処理では、Ｉ／Ｏメモリ１５に対して、ＩＯデータの更新処理を行う。
【００２２】
一方、拡張ボード１３は、高級言語（例えばＣ言語）で作成されたプログラムを実行可能になっている。なお、この本実施の形態では拡張ボードのようにＣＰＵユニット１２内に挿入して内蔵できるような増設基板タイプとしたが、本発明はこれに限ることはなく、ＣＰＵユニット１２とは別体のユニットで、ＣＰＵユニット１２と内部バスを介して、他のユニット（通信ユニット，Ｉ／Ｏユニットなど）と同様にユニット接続されるようにしてもよい。また別の形態として、ＣＰＵユニット１２に対する増設ユニットタイプでもよい。なお、増設基板タイプや増設ユニットタイプの場合の接続バスは、他のユニットがつながるＰＬＣバス（Ｉ／Ｏバス）とは別のバスで、ＣＰＵユニット１２自体の内部バスでもよい。要するに、ＭＰＵ１２ａとバスを介してつながれ、拡張ＭＰＵとしてメインのラダーが実行されるＭＰＵ１２ａとは別途に独自に動作するとともに、ＣＰＵユニット１２のＩ／Ｏメモリ１５に対してアクセスする機能を持っていれば形態はなんでもよい。そして、両ＭＰＵ１２ａ，１３ａ間のデータの送受，Ｉ／Ｏメモリ１５へのアクセス等の調停は、アービター１６を介して行われる。
【００２３】
ここで、本発明では、拡張ボード１３（ＭＰＵ１３ａ）は、図４におけるデータ受渡モジュールに対応し、具体的な内部機能は、図４に示すようにデータ監視部２１と、データ解析部２２と、データ変換部２３と、タイミング通知部２４を備えている。データ監視部２１は、通信ユニット１１のデータ受信領域に対する上位コンピュータ８からのデータ受信を監視する。つまり、上位コンピュータ８から送信されてきたコマンドを受信したか否かを判断し、受信した場合には、その旨データ解析部２２に通知する。
【００２４】
データ解析部２２は、受信したデータのコマンド部分を解析し、予め定義されているコマンドであるか否かを判断する。そして、予め定義されているコマンドの場合、そのコマンドをデータ変換部２３に渡す。すなわち、ｉＢａｔｃｈｉでは、各コマンドごとに所定の値を割り付け（定義）している。一例としては、非常停止は「１０」，一時停止は「２０」，停止は「３０」，リセットは「４０」，ポーズは「５０」，歩進は「６０」，ダウンロードは「７０」，ポーズ解除は「８０」，再開は「９０」，開始は「１００」などである。データ解析部２２は、係るコマンドとして定義されている値の情報を保有しており、それと一致する物があるか否かにより予め定義されたコマンドであるか否かを判断する。
【００２５】
データ変換部２３では、データ解析部２２で正規のコマンドと判断した受信したコマンドを、予め割付けを行っているコマンド受信通知用接点情報に変換する。そして、タイミング通知部２４は、コマンドに該当するＩ／Ｏメモリ１５内の所定の接点を操作するとともに、ＣＰＵユニット１２（ＭＰＵ１２ａ）にコマンドの受信が行われたことを通知する。これにより、上位コンピュータ８のデータコマンドに応じたＩ／Ｏメモリ１５の接点がＯＮし、該当するラダープログラムが動作する。
【００２６】
上記した上位コンピュータ８からのデータの受け渡しを行うための拡張ボード１３（データ受渡モジュール）のＭＰＵ１３ａの機能は、図６に示すようになる。すなわち、データ監視部２１が受信データ（コマンド）がくるのを待つ（ＳＴ１，ＳＴ２）。そして、データ監視部２１にてデータの受信を検知すると、データ解析部２２が受信データを取得する（ＳＴ３）とともに、受信データが予め定義されたコマンドに該当するか否かを判断する（ＳＴ４）。
【００２７】
そして、該当するコマンドがない場合には、ステップ１に戻り次のデータ受信を待つ。また、該当コマンドが存在する場合には、データ変換部２３が受信したコマンドに対応する接点を検出する（ＳＴ５）。この検索処理は、実際には、コマンド（値）に対応した接点を関連づけたテーブルを用意しておき、そのテーブルを参照することにより接点を検出することができる。そして、タイミング通知部２４は、検出した接点をＯＮにする（ＳＴ６）。
【００２８】
ところで、上記したように接点をＯＮにしたことにより、ＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａは、所定のラダープログラムを実行する。従って、所定の通信プロトコルに従ってデータの送受を行う処理は、Ｃ言語によるプログラムを動作可能な拡張ボード１３（データ受渡モジュール）により行い、ラダープログラムを実行するＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａは、拡張ボード１３（データ受渡モジュール）から出力される接点のＯＮ／ＯＦＦにしたがって動作開始／停止等を行えばよい。つまり、ラダープログラムにとって比較的不得手で、プログラムを作成するのに熟練の技術が必要な通信のためのプログラムをラダープログラムから除くことができる。そのため、ＣＰＵユニット１２が実行するラダープログラムは、制御用ラダーのみとすることができ、データ受渡のために必要なラダープログラムは、例えば図７に示すようになり、図３に示したものに比べて、非常に短くすることができる。その結果、サイクルタイムの短縮にもつながる。
【００２９】
また、従来ラダープログラムで作成していた通信のためのプログラムは、係る種類のプログラム作成に適したＣ言語を用いて作成し、拡張ボード１３に実装するようにした。よって、ラダー言語で通信のためのプログラムを作成することに比べると、Ｃ言語を用いることより比較的容易に通信のためのプログラムを作成することができる。
【００３０】
次に、具体的なコマンドを送信する場合を例に挙げて、各部の機能を説明する。図８〜図１０は、上位コンピュータ８からＰＬＣ１０に向けて開始コマンドを送る例を示している。まず、上位コンピュータ８は、開始コマンドである「１００」という値をＰＬＣ１０に向けて送信する（ＳＴ１１）。
【００３１】
このコマンドは、通信ユニット１１が受信し、受信データをイベント通知バッファ（データ受信領域）に格納するとともに、イベント発生フラグをＯＮにする（ＳＴ２１〜２３）。イベント発生フラグは、共有メモリであるＩ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに設定しておくことにより、拡張ボード１３のデータ監視部２１は、そのイベント発生フラグのＯＮ／ＯＦＦを監視することにより、データ受信の有無を判断できる。
【００３２】
そして、データ監視部２１が、イベント発生フラグがＯＮになったことを検知すると（ＳＴ３１でＹｅｓ）、データ解析部２２がコマンドを解釈する（ＳＴ３２）。この場合には、コマンドとして「１００」が送られてきたことを認識し、正しいコマンドであると判断する。
【００３３】
次いで、データ変換部２３が、受信したコマンド「１００」に対応する処理として、状態（ステータス）を稼働中を意味する「５０」に替える（ＳＴ３３）。なお、係る変更は、予め決められた規則に従って実行する。つまり、コマンドと実行する処理を関係づけたテーブルを用意し、それを参照することにより実行できる。そして、タイミング通知部２４は、稼働中フラグ（Ｉ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに設定）をＯＮにする（ＳＴ３４）。
【００３４】
この稼働中フラグは、ラダープログラムを実行するＣＰＵユニット１２のＭＰＵ１２ａも参照している。従って、移動中フラグがＯＮになるか否か監視し（ＳＴ４１）、ＯＮになったならば、対応するラダープログラムを実行し（ＳＴ４２）、その処理を終了したならば、稼働完了フラグをＯＮにする（ＳＴ４３）。
【００３５】
この稼働完了フラグもＩ／Ｏメモリ１５の所定アドレスに割り付けられており、拡張ボード１３（データ受渡モジュール）側も、その移動完了フラグを監視している（ＳＴ３５）。そして、拡張ボード１３のＭＰＵ１３ａが、移動完了フラグがＯＮになったことを検知すると、稼働中フラグをＯＦＦにし（ＳＴ３６）、状態（ステータス）を完了を意味する「７０」に変更する（ＳＴ３７）。拡張ボード１３は、状態＝７０になったことに伴い、レスポンスを作成し、イベント発生フラグをＯＮにする（ＳＴ３８，３９）。
【００３６】
ＣＰＵユニット１２側では、稼働中フラグを監視し、その稼働中フラグがＯＦＦになったのを検知すると、移動完了フラグをＯＦＦにし、次の動作に備える（ＳＴ４４，４５）。
【００３７】
一方、通信ユニット１１は、イベント発生フラグがＯＮになったのを検知し、レスポンス要求があったことを知ると、イベント通知バッファ（データ送信領域）から送信データ（拡張ボード１３がステップ３８で作成したレスポンス）をコピーし、上位コンピュータ８に向けてレスポンス（ＡＣＫ）を返送する（ＳＴ２４〜２６）。
【００３８】
そして、上位コンピュータ８は、レスポンスを受信すると（ＳＴ１２）、ステップ１１で発行した開始コマンドに対して正常に動作が行われたことを認識し、リセットコマンド（４０）を送信する。なお、図９，図１０には図示省略するが、このリセットコマンドに対しても、開始コマンドと同様に通信ユニットを経て介しボードに伝達され、最終的にデータ変換部２３がコマンド（４０）に対応する処理として、状態を待機を示す１００に変更する。
【００３９】
本実施の形態では、ラダープログラムで必要なコード量が減るため、開発コストが削減される。さらに、ラダーでは手間がかかり、ケアレスミスも生じやすかった通信部分のデバッグを、プログラムを分離することにより、デバッグ工数を抑えることができる。さらにた、ラダーによる制御プログラムのサイクルタイムの低下を最小限に抑えることができる。そして、ラダープログラムの制御以外の部分が削減されたため、制御プログラム部分の可読性が向上し、メンテナンスコストが削減できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、プログラマブルコントローラにおけるデータの送達確認手順を、ラダー等の制御プログラムではなく、別途形成したプログラマブルコントローラ用機器（データ受渡モジュール）が行い、取得したデータの種別に応じて対応する接点をＯＮ／ＯＦＦするようにしたため、ラダー言語等の制御のためのユーザプログラムにおける送達確認手順のプログラムを簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【図３】従来例の問題点を説明する図である。
【図４】本発明の好適な一実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の好適な一実施の形態を示す図である。
【図６】ＭＰＵ１３ａの機能を示すフローチャートである。
【図７】本発明の効果を説明する図である。
【図８】本実施の形態の作用を説明する図である。
【図９】各ユニットの機能を示すフローチャートである。
【図１０】各ユニットの機能を示すフローチャートである。
【符号の説明】
８ 上位コンピュータ
１０ ＰＬＣ
１１ 通信ユニット
１２ ＣＰＵユニット
１２ａ ＭＰＵ
１３ 拡張ボード（データ受渡モジュール）
１３ａ ＭＰＵ
１４ Ｉ／Ｏバス
１５ Ｉ／Ｏメモリ
１６ アービター
２１ データ監視部
２２ データ解析部
２３ データ変換部
２４ タイミング通知部
Claims (4)
- 上位コンピュータからの通信データの受信を監視するデータ監視手段と、
受信した前記通信データの種別を解析するデータ解析手段と、
前記データ解析手段の解析結果に基づき、前記種別に対応する接点の割付けに変換するデータ変換手段と、
そのデータ変換手段で変換した対応する接点をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定のデータを受信したことを、制御プログラムを実行するＣＰＵユニットに通知する通知手段を備えたことを特徴とするプログラマブルコントローラ用機器。 - 前記各手段は、Ｃ言語が記述できる拡張ボードに実装されたことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ用機器。
- 請求項１または２に記載のプログラマブルコントローラ用機器と、
ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、
上位コンピュータと通信する通信ユニットとを備え、
前記通信ユニットを介して取得した前記上位コンピュータからの通信データの種別を前記プログラマブルコントローラ用機器が解析し、対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、
前記ＣＰＵユニットは、その接点のＯＮ／ＯＦＦの変化に基づいて所定のデータを受信したことを認識することを特徴とするプログラマブルコントローラ。 - 上位コンピュータからプログラマブルコントローラへのデータの受渡方法であって、
前記プログラマブルコントローラは、ユーザプログラムを実行するＣＰＵユニットと、そのユーザプログラの実行とは非同期で動作するデータ受渡モジュールを備え、
前記上位コンピュータから送られてきた通信データをプログラマブルコントローラが受信し、
前記データ受渡モジュールが、前記受信した通信データの種別を解析し、その解析結果に基づいて対応する接点の割付けに変換し、その接点をＯＮ／ＯＦＦし、
前記接点はＣＰＵユニットもアクセス可能で、その接点のＯＮ／ＯＦＦの状態に基づいて、所定のデータを受信したこと認識することを特徴とするデータの受渡方法。
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