JP2938246B2 - 動作記述式プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば制御対象のプラ
ントの機器等を制御するプログラマブルコントローラに
係り、特に制御対象のプラントの状態変化に対応する制
御出力を直ちに導いて出力し得るようにした動作記述式
プログラマブルコントローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、各種のプラントにおいては、プラ
ントの機器等を制御するプログラマブルコントローラが
多く用いられている。通常、この種のプログラマブルコ
ントローラは、ストアードプログラム方式であり、グラ
フィックプログラマ等のツールを用いて、あたかもハー
ドワイヤードシーケンス回路を作成するかのように、例
えば図８に示すようにプログラム設計を行なっている。
なお、図８の（ａ）と図８の（ｂ）とは、同一動作を示
す異種表現のラダーダイアグラムである。

【０００３】しかしながら、シーケンスに不慣れな利用
者等は、プログラムの設計作業に時間が多くかかってし
まうばかりでなく、繁雑なシーケンスプログラムを構築
してしまい、プログラムのデバックメンテナンスに支障
をきたすケースも少なからず発生している。

【０００４】すなわち、前述のようなシーケンスプログ
ラムでは、制御対象を仕様通り（仕様上決めた一定の動
作）に動作させるための方法は、一意的に決定されるも
のではなく、様々なシーケンスプログラムで実現するこ
とができ、プラントの動作と一対一対応していない。従
って、シーケンスに不慣れな利用者は、ますます複雑な
シーケンスプログラムを作成してしまう傾向にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
プログラマブルコントローラにおいては、制御対象のプ
ラントの動作とプログラムとを一対一対応させることが
できず、プログラムの設計を行なうのが困難であるとい
う問題があった。

【０００６】本発明の目的は、制御対象のプラントの動
作とプログラムとを一意的に決定してプログラムの設計
を容易に行なうことができ、制御対象のプラントの状態
変化に対応する制御出力を直ちに出力することが可能な
極めて信頼性の高い動作記述式プログラマブルコントロ
ーラを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、制御対象のプラントの状態データを一
定の周期で入力する入力手段と、制御対象のプラントの
状態データと制御出力データとを関連付けて表わした制
御対象のプラントの動作を示す予め設計されたタイムチ
ャートが複数のステップに分割され、プラントの状態変
化と当該状態変化に続くプラントの状態とからなるデー
タテーブル形式に変換されて入力されたプログラムデー
タを蓄えるプログラムデータ格納部、および被入力処理
データ格納部を有する記憶手段と、入力手段により入力
された状態データについて入力処理を行ない、前回状態
データと今回状態データとの比較により、状態変化があ
った状態データについては状変データを、また状態変化
がなかった状態データについては今回状態データを、被
入力処理データとして記憶手段の被入力処理データ格納
部に蓄える入力処理機能、被入力処理データ格納部に蓄
えられた被入力処理データとプログラムデータ格納部に
蓄えられたプログラムデータの全てのステップとを比較
し、一致したステップを抽出するパターンチェック処理
機能、および抽出されたステップに続く次のステップに
規定されている制御出力データをプログラムデータ格納
部より抽出する制御出力処理機能を有する演算処理手段
と、演算処理手段により抽出された制御出力データに対
応する制御出力を、制御対象に対して出力する出力手段
とを備えて構成している。

【０００８】

【作用】従って、本発明の動作記述式プログラマブルコ
ントローラにおいては、入力手段より入力された状態デ
ータが入力処理され、前回状態データと今回状態データ
とが比較され、状態変化があった状態データについては
状変データが、状態変化がなかった状態データについて
は今回状態データが、被入力処理データとして記憶手段
に蓄えられる。次に、記憶手段に蓄えられた被入力処理
データと、あらかじめ蓄えられているプログラムデータ
とが比較され、その結果一致したステップがある場合に
は、そのステップに続く次のステップに規定されている
制御出力データが記憶手段より抽出される。そして、こ
の抽出された制御出力データに対応する制御出力が、制
御対象に対して出力されることにより、制御対象のプラ
ントの状態変化に対応する制御出力を直ちに出力するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。

【００１０】一般に、制御対象をコントロールするため
に設計者達が行なう作業は、制御対象の動きと、その動
きに至る種々の状態の変化をとらえることである。この
状態を端的に記述できる方法は、時系列的に記述したタ
イムチャートである。そこで、本発明では、このタイム
チャートを、種々の状態の変化と、その状変に続く制御
対象の状態（ステータス）とから構成し、このタイムチ
ャート上の状態の変化とその状変に応じた制御対象への
指令とその指令に応じた制御対象の状態とをコントロー
ラに記憶させておき、いつでも参照できるような構成と
する。

【００１１】以上により、コントローラに入力される種
々の状態を、入出力のスキャン毎にチェックして状態の
変化をとらえ、その変化状態をコントローラに記憶させ
た状態の変化データと比較する。その結果、状変が一致
した場合に、データ部より状変が一致したデータに応じ
た制御対象への指令により、それに続く状態へ制御対象
の状態を移して、制御対象をコントロールするものであ
る。以下、上記のような考え方に基づく本発明の一実施
例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明による動作記述式プログラ
マブルコントローラの構成例を示す機能ブロック図であ
る。本実施例の動作記述式プログラマブルコントローラ
は、図１に示すように、入力手段１と、プログラム作成
手段であるプログラミングツール２と、記憶手段３と、
演算処理手段４と、出力手段５と、制御手段６とから構
成している。ここで、入力手段１は、後述する制御対象
のプラントの状態データを、制御手段６からのタイミン
グ信号により一定の周期で入力するものである。

【００１３】また、プログラミングツール２は、制御対
象のプラントの状態データと制御出力データとを関連付
けて表わした制御対象のプラントの動作を示すタイムチ
ャートを複数のステップに分割し、プラントの状態変化
と当該状態変化に続くプラントの状態とからなるデータ
テーブル形式でプログラムデータとして作成するもので
ある。

【００１４】さらに、記憶手段３は、被入力処理データ
格納部、およびプログラミングツール２により作成され
たプログラムデータを蓄えるプログラムデータ格納部を
有するものである。

【００１５】一方、演算処理手段４は、入力手段１によ
り入力された状態データについて入力処理を行ない、前
回状態データと今回状態データとの比較により、状態変
化があった状態データについては状変データを、また状
態変化がなかった状態データについては今回状態データ
を、被入力処理データとして記憶手段３の被入力処理デ
ータ格納部に蓄える入力処理機能、被入力処理データ格
納部に蓄えられた被入力処理データとプログラムデータ
格納部に蓄えられたプログラムデータの全てのステップ
とを比較し、一致したステップを抽出するパターンチェ
ック処理機能、および抽出されたステップに続く次のス
テップに規定されている制御出力データをプログラムデ
ータ格納部より抽出する制御出力処理機能を有するもの
である。また、出力手段５は、演算処理手段４により抽
出された制御出力データに対応する制御出力を、制御対
象に対して出力するものである。さらに、制御手段６
は、上記入力手段１、記憶手段３、演算処理手段４、出
力手段５の同期をとるためのタイミング信号を発生する
ものである。

【００１６】次に、上記プログラミングツール２から入
力するデータ、およびそのデータの記憶手段３上のフォ
ーマットの構成例を、図２および図３に示すような仕様
のプラントを例として説明する。

【００１７】図２において、ポンプ７によって下槽８よ
り水を上槽９へ送るシステム（制御対象のプラント）
で、ポンプ７の駆動用電動機１０は、コンタクタ（８
８）１１の入／切によってコントロールするようにして
いる。また、コンタクタ（８８）１１、すなわちポンプ
７の制御内容としては、例えば上槽９の水位Ｌ以下（33
W2L ）で運転（ＯＮ）、水位Ｈ以上で（33W2H ）停止
（ＯＦＦ）させると共に、吸込側の下槽８の水位ＬＬ以
下（33W1LL) では緊急停止させるものとする。このよう
な条件を規定する（プラントに課せられた仕様）ことに
より、信号33W2H ，33W2L ，33W1LLとコンタクタ（８
８）１１に係わるタイムチャートは、図３に示すように
横軸を時間として記することができる。そして、このタ
イムチャートは、制御対象のプラントの機器の必要な動
作（プラントに課せられた仕様）と一対一対応となって
いる。

【００１８】一方、プログラミングツール２では、前述
のタイムチャートを入力する訳であるが、まず、タイム
チャートの分割を行なう。このタイムチャートは、状態
の変化とその状変に続く状態を示すものであるから、状
変部分とそれに続く状態部分とに区分すれば取扱いが容
易になる。このような処理を施したものが、図４の上段
のようになる。ここで、構成している状変が、ＯＦＦか
らＯＮへ変化するのをピックアップ（Ｐ）、ＯＮからＯ
ＦＦへ変化するものをドロップアウト（Ｄ）、ＯＮ状態
を（１）、ＯＦＦ状態を（０）と表現すれば、分割され
たタイムチャートは図４の下段のようなデータテーブル
に変換できる。そして、この変換されたデータテーブル
をそのままのイメージで、プログラミングツール２によ
りコントローラ内の記憶手段３にローディングしてい
る。次に、以上のように構成した本実施例の動作記述式
プログラマブルコントローラの作用について、図５ない
し図７を用いて説明する。

【００１９】まず、状態データは入力手段１より入力さ
れ、演算処理手段４内で入力処理して記憶手段３の被入
力処理データ格納部へ格納される。すなわち、演算処理
手段４内の入力処理部では、各状態データについて、
“ＯＬＤ”“ＮＥＷ”“状変”の３種類のデータに処理
される。まず、コントローラのスキャンのタイミングで
状態データが読み込まれ、“ＮＥＷ”データとして扱わ
れる。そして、この“ＮＥＷ”データと“ＯＬＤ”デー
タとを比較して、状変が検出される。図５の例では、33
W2L のデータが新しくＯＮとなった場合を示しており、 ｛“ＯＬＤ”ＸＯＲ“ＮＥＷ”｝ＡＮＤ“ＮＥＷ”→１
ならばＰ（ピックアップ） すなわち33W2L 信号がＰピックアップ状態になった（状
変）ことが検出される。そして、この状変データが“状
変部”へ格納される。

【００２０】次に、“ＯＬＤ”データを更新して“ＮＥ
Ｗ”データと置き換えられた後、状変がなかったデータ
（本例の場合、33W1LL，33W2H）は、“ＮＥＷ”データ
が“状変部”へ書き込まれ、最終的に記憶手段３上の被
入力処理データ格納部へ、被入力処理データとして転送
処理される。次に、演算処理手段４では、この被入力処
理データとプログラムデータとの比較パターンチェック
処理が、図６に示すような方法によって行なわれる。

【００２１】すなわち、上記の被入力処理データとプロ
グラムデータ（タイムチャートから転換したデータ）の
全てのステップとが比較され、その結果一致したステッ
プが抽出される。本例では、状変データが33W1LL
“Ｏ”、33W2L “Ｐ”、32W2H “Ｏ”であるから、プロ
グラムデータ上の同一値をもつステップ１状態がこれに
相当する。次に、このようにしてパターンチェック処理
したデータを用いて制御対象に出力を与える制御出力処
理が、図７に示すような方法によって行なわれる。

【００２２】すなわち、上記で比較パターンチェック処
理して得られたステップ（本例ではステップ１）に続く
ステップ（本例ではステップ２）へ移行（ステップの遷
移）し、このステップ２上に規定されている制御出力部
のデータが、記憶手段３のプログラムデータ部より抽出
される。そして、この抽出された制御出力データに基づ
く制御出力信号が、出力手段５より制御対象に対して出
力される。本例では、次ステップ２へ状態を遷移させ、
ここにあるコンタクタ（８８）１１の制御出力データ
“Ｐ”が抽出され、この“Ｐ”のデータに基づいた制御
出力信号がＯＦＦからＯＮへ変化される。

【００２３】上述したように、本実施例の動作記述式プ
ログラマブルコントローラは、制御対象のプラントの状
態データを、制御手段６からのタイミング信号により一
定の周期で入力する入力手段１と、制御対象のプラント
の状態データと制御出力データとを関連付けて表わした
制御対象のプラントの動作を示すタイムチャートを複数
のステップに分割し、プラントの状態変化と当該状態変
化に続くプラントの状態とからなるデータテーブル形式
でプログラムデータとして作成するプログラミングツー
ル２と、被入力処理データ格納部、およびプログラミン
グツール２により作成されたプログラムデータを蓄える
プログラムデータ格納部を有する記憶手段３と、入力手
段１により入力された状態データについて入力処理を行
ない、前回状態データと今回状態データとの比較によ
り、状態変化があった状態データについては状変データ
を、また状態変化がなかった状態データについては今回
状態データを、被入力処理データとして記憶手段３の被
入力処理データ格納部に蓄える入力処理機能、被入力処
理データ格納部に蓄えられた被入力処理データとプログ
ラムデータ格納部に蓄えられたプログラムデータの全て
のステップとを比較し、一致したステップを抽出するパ
ターンチェック処理機能、および抽出されたステップに
続く次のステップに規定されている制御出力データをプ
ログラムデータ格納部より抽出する制御出力処理機能を
有する演算処理手段４と、演算処理手段４により抽出さ
れた制御出力データに対応する制御出力を、制御対象に
対して出力する出力手段５とから構成するようにしたも
のである。従って、次のような種々の効果が得られるも
のである。

【００２４】（ａ）制御プログラムとして、制御対象の
プラントの動作を記述したタイムチャートをモディファ
イしたデータテーブルを用いているため、プラントの動
作仕様が決定すれば、プラント機器の動作と一対一対応
できるプログラムを、極めて容易に作成することが可能
となる。

【００２５】（ｂ）タイムチャートをモディファイした
データテーブルは、プラントの状変と、その状変に続く
状態（ステータス）とに区分し、密接に関連付けてカッ
プリングしているため、状態の変化に対応する制御出力
を直ちに導くことが可能となると共に、プログラムデー
タのメンテナンス性に極めて優れている。

【００２６】（ｃ）タイムチャートをモディファイした
プログラムデータテーブル方式であるため、プラント制
御形態の変更も、データテーブル上のデータの変更、追
加、修正だけで済む。尚、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、次のようにしても実施できるもので
ある。

【００２７】上記実施例において、例えばプログラミン
グツール２からタイムチャート読取機能を省略すること
により、設計者が状変とそれに続く状態（ステータス）
の区分をして入力してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御対象のプラントの動作とプログラムとを一意的に決定
してプログラムの設計を容易に行なうことができ、制御
対象のプラントの状態変化に対応する制御出力を直ちに
出力することが可能な極めて信頼性の高い動作記述式プ
ログラマブルコントローラが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動作記述式プログラマブルコント
ローラの一実施例を示す機能ブロック図。

【図２】同実施例を説明するための仮想プラントモデル
とその動作仕様の一例を示す概要図。

【図３】同実施例を説明するためのタイムチャート図。

【図４】同実施例におけるタイムチャートとその分割方
法およびプログラムデータとの一例を示す相関図。

【図５】同実施例における入力処理方法を説明するため
の図。

【図６】同実施例におけるパターンチェック処理方法を
説明するための図。

【図７】同実施例における制御出力処理方法を説明する
ための図。

【図８】従来のラダーダイアグラムプログラムの一例を
示す図。

【符号の説明】

１…入力手段、２…プログラミングツール、３…記憶手
段、４…演算処理手段、５…出力手段、６…制御手段、
７…ポンプ、８…下槽、９…上槽、１０…電動機、１１
…コンタクタ（８８）、１２…入力処理部、１３…被入
力処理データ格納部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象のプラントの状態データを一定
   の周期で入力する入力手段と、 前記制御対象のプラントの状態データと制御出力データ
   とを関連付けて表わした前記制御対象のプラントの動作
   を示す予め設計されたタイムチャートが複数のステップ
   に分割され、前記プラントの状態変化と当該状態変化に
   続くプラントの状態とからなるデータテーブル形式に変
   換されて入力されたプログラムデータを蓄えるプログラ
   ムデータ格納部、および被入力処理データ格納部を有す
   る記憶手段と、 前記入力手段により入力された状態データについて入力
   処理を行ない、前回状態データと今回状態データとの比
   較により、状態変化があった状態データについては状変
   データを、また状態変化がなかった状態データについて
   は今回状態データを、被入力処理データとして前記記憶
   手段の被入力処理データ格納部に蓄える入力処理機能、
   前記被入力処理データ格納部に蓄えられた被入力処理デ
   ータと前記プログラムデータ格納部に蓄えられたプログ
   ラムデータの全てのステップとを比較し、一致したステ
   ップを抽出するパターンチェック処理機能、および前記
   抽出されたステップに続く次のステップに規定されてい
   る制御出力データを前記プログラムデータ格納部より抽
   出する制御出力処理機能を有する演算処理手段と、 前記演算処理手段により抽出された制御出力データに対
   応する制御出力を、前記制御対象に対して出力する出力
   手段と、 を備えて成ることを特徴とする動作記述式プログラマブ
   ルコントローラ。