JPH02148203A - シーケンス制御装置 - 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】 ［発明の目的］ 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鋼１紙バルブ、化学等のプラントや上下水
道施設または廃棄物処理施設等における各種処理プロセ
スのシーケンス制御に用いられるシーケンス制御装置に
係り、特に所定のシーケンス制御プログラムの実行中に
生ずる異常発生時の異常処理手段を改良したシーケンス
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、プロセスをシーケンス制御する場合、プログラム
により次々と実行していく、ソフト的な自動制御が行わ
れるようになってきた。このシーケンス制御は予め定め
られた順序又は論理に従って制御の各段階を逐次進めて
いく制御であり、この制御形式に適したシーケンス制御
プログラミングに使用するする工程歩進形のシーケンス
言語としてＩ　Ｅ　Ｃ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ　
　ＥｒｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｌｃａＣｏｍｍｊｔｌｏｎ
）規格亭拠のＳ　Ｆ　Ｃ（ＳｅｑｕｅｎｔｉａｌＦｕｎ
ｃｔｉｏｎ　　Ｃｈａｒｔ）言語が採用されてきている
。このＳＦＣ言語によるシーケンス制御プログラムは、
シーケンス全体の流れ、各制御段階における実行条件／
内容をトップダウン的に展開し、フローチャート形式で
表現するものである。

次に、ＳＦＣ言語によるシーケンス制御プログラムにつ
いて第７図を参照して説明する。先ず、プログラムの構
成はステップと各ステップ間に記述されるトランジショ
ンに大別される。ステップは各制御段階（シーケンス制
御における最小工程単位）における操作内容および動作
条件等が記述されている部分であり、イニシャルステッ
プＳＦからエンドステップＳＲまで操作の優先順位に応
じた順序で配列されていて、それぞれのステップにはス
テップナンバーが付されている。トランジションＴは優
先順位が上の上位ステップからその次に実行される下位
ステップへ移行する際の遷移条件が記述されている部分
であり、必ずステップとトランジションＴとが交互に記
述されている。

なお、ステップの動作条件、内容やトランジションＴの
遷移条件の詳細はラダーダイヤグラム、ストラフチャー
ドテキスト言語等により記述されている。

このようなＳＦＣ言語によるシーケンス制御プログラム
は、プログラムの１スキャン周期に一つのステップの動
作部のみが実行され、他のステップの動作部は実行され
ない。プログラムのスキャン時に動作部が実行されるス
テップをアクティブステップといい、その他の実行され
ないステップをインアクティブステップという。アクテ
ィブステップの実行によりプロセスが所定の状態に制御
され、次のステップへ移行するためのトランジションＴ
の遷移条件が成立すると、次のプログラムスキャン時に
はその下位のステップが実行される。

このようにしてシーケンス制御の各段階が逐次進められ
ていく。

すなわち、イニシャルステップＳＦより実行開始され、
イニシャルステップＳＦからステップ１への遷移条件を
示すトランジションＴ１が成立すると、ステップ１のみ
がアクティブとなり、その他のステップはインアクティ
ブとなる。そして、トランジションＴ２が成立するまで
毎スキャン周期時にステップ１の動作部のみが実行され
る。トランジションＴ２が成立するとステップ１はイン
アクティブとなり、ステップ２の動作部のみが実行され
る。以下同様にして各ステップ間のトランジションＴが
成立するとステップが順次移行していき工程歩進形のシ
ーケンス制御が進められていく　。

ところで、上記シーケンス制御プログラムによるプロセ
スの制御中にプログラム自体またはプロセス制御機器等
に異常が発生すると、プロセスが所定の制御状態になっ
たにも拘らずそのステップの終了信号が出力されずに同
一ステップが延々と実行されたり、所定のステップを長
時間実行しているにも拘らずプロセス制御機器等に異常
が発生しているためトランジションＴの遷移条件が成立
しない等の現象が生じ、その結果としてプログラムに制
御渋滞が発生する。そこで、従来はこのような場合の異
常処理手段として、プログラムの実行状態を常に監視す
る異常監視プログラムを備え、制御渋滞が発生したらア
クティブステップの動作部の出力を自動的にリセットさ
れるようにしたり、アクティブステップを強制的にイニ
シャルステップＳＦに戻し初期状態に設定しなおすとい
った手段が講じられていた。

ところが、制御渋滞が発生すると異常監視プログラムに
より・アクティブステップの出力が自動的にリセットさ
れ、または強制的にイニシャルステップＳＦに移行され
てしまうので、制御渋滞発生時のアクティブステップ情
報や不成立だった遷移条件情報が残されない。そのため
、オペレータが制御渋滞の警告がされてから異常の解析
を行なおうとしても、渋滞発生時のアクティブステップ
番号や、トランジションＴのどの遷移条件が不成立であ
ったのか等の情報が得られないため、異常解析が極めて
困難となり、発生している異常に対して速やかに適切な
処置を講じることができなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来のプログラム制御によるシーケンス
制御装置は、検知された異常の異常解析が極めて困難で
あり、迅速に適切な処置を講じることができないという
問題があった。

本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、異常発生時
のアクティブステップ情報や不成立だったトランジショ
ンの遷移条件情報を容易に知ることができ、発生した異
常に対し迅速に適切な処置を講じることができるシーケ
ンス制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 〔課題を解決するための手段〕 本発明によるシーケンス制御装置は上記課題を解決する
ために、操作の優先順位に従い配列され各操作内容を示
すステップと、前記優先順位の上位のステップからその
次の下位のステップへの遷移条件を示すトランジション
とを、所定の制御工程に基づきＳ　Ｆ　Ｃ（Ｓｅｑｕｅ
ｎｔｉａｌ　　ＦｕｎｃｔｉｏｎＣｈａｒｔ）言語でプ
ログラミングし、このプログラムを上位のステップから
下位のステップへ順次実行させていくことによりプロセ
スの制御を行なうシーケンス制御装置において、前記プ
ログラムを各工程に応じた複数の管理単位に分割し、前
記各管理単位の実行開始からの経過時間と予め設定され
ている各管理単位の渋滞設定時間とを常時比較しその差
が一定値に達すると制御渋滞が発生しているとしてプロ
グラムトレース要求信号を出力する制御渋滞検出部と、
この制御渋滞検出部からプログラムトレース要求信号が
出力されると実行されている管理単位内のステップとそ
のステップからの遷移条件を示すトランジションとのプ
ログラム情報を読取るプログラムトレース処理部と、こ
のプログラムトレース処理部で読取られたプログラム情
報を記憶するトレース結果保存エリアとを備えるものと
した。

〔作用〕

本発明は上記手段を講じたことにより、シーケンス制御
の各工程に応じて複数の単位に分割されている管理単位
が実行開始されると、実行開始からの経過時間と予め設
定されている各管理単位の渋滞設定時間とが制御渋滞検
出部にて常時比較され、前記各管理単位の実行開始から
の経過時間と前記渋滞設定時間との差が一定値に達する
とプログラムトレース要求信号が出力される。プログラ
ムトレース要求信号が出力されるとプログラムトレース
処理部により管理単位内の実行ステップおよびそのステ
ップからの遷移条件を示すトランジションのプログラム
情報が読取られ、トレース結果保存エリアに記憶される
。従って、オペレータは装置から異常発生の警告を受け
たら、トレース結果保存エリアに記憶されているプログ
ラム情報から容品に異常内容を知ることができ、適切な
処置を講じることができるものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例であるシーケンス制御装置につ
いて図面を参照して説明する。この装置は任意のシーケ
ンスに基づいてプログラミングされたシーケンス制御プ
ログラムによりプロセスの制御を行なうものであり、発
生した異常に対し迅速に対処するだめの手段が講じられ
ている。すなわち、第１図に示すように、プロセスに対
し所定の制御を実行するＳＦＣプログラム部およびこの
プログラムの制御渋滞を検出しプログラムトレース要求
信号を出力する制御渋滞検出部を持ったシーケンス制御
プログラム１と、このシーケンス制御プログラム１およ
びこのプログラムにおけるアクティブステップのプログ
ラム情報が書込まれアクティブステップのアドレスの特
定を行うＳＦＣプログラム実行関連テーブル２と、この
ＳＦＣプログラム実行関連テーブル２からのプログラム
情報と制御渋滞検出部からのプログラムトレース要求信
号に基づいて異常発生箇所を特定しその部分のプログラ
ム情報を読取るプログラムトレース処理部３と、このプ
ログラムトレース処理部３で読取ったプログラム情報を
格納するプログラムトレース結果保存エリア４とを具備
して構成されている。なお、一般的にシーケンス制御を
行なう場合は、シーケンス制御プログラム１およびＳＦ
Ｃプログラム実行関連テーブル２を複数用意し、シーケ
ンス制御プログラム群およびＳＦＣプログラム実行関連
テーブル群により制御が行われていく。

シーケンス制御プログラムは第２図に示すように、プロ
セスを所定の状態に制御する如く任意のシーケンスに基
づきＳＦＣ言語でプログラミングされたＳＦＣプログラ
ム部と、このＳＦＣプログラム部の制御渋滞を検出する
制御渋滞検出部とで一つのタスク単位を構成している。

ＳＦＣプログラム部には、各ステップのステップナンバ
ーと各ステップの動作条件／動作内容を示す命令コード
。

オペランドおよび次のステップへの遷移条件を示すトラ
ンジションが記述されている。第３図にＳＦＣプログラ
ム部の構成を示す。このＳＦＣプログラムは既に〔従来
の技術〕の欄で説明したように、シーケンス制御の各工
程における動作内容が記述されているステップと次のス
テップへの遷移条件が記述されているトランジションと
を交互に記述した構成になっている。なお、ステップ２
とステップ３のように同一の遷移条件を与えることによ
り並列実行を行なうことができ、ステップ９のように特
定の遷移条件を持たせて分岐することにより他のステッ
プとは分岐した状態でそのステップを実行させることが
できる。

このように構成されているＳＦＣプログラム部は、オペ
レータの管理する単位として複数の管理単位（以下、「
オペレーションステップ」という）に分割されている。

すなわち、ステップ１〜ステツプ４でオペレーションス
テップ１を形成し、ステップ５〜ステツプ９でオペレー
ションステップ２を形成し、ステップ１０〜エンドステ
ツプＳＲでオペレーションステップ３を形成している。

また、各オペレーションステップには渋滞タイマが設定
されており、この渋滞タイマの設定時間は、各オペレー
ションステップの実行開始から終了までの所要時間に基
づいて決定される。本実施例では、オペレーションステ
ップ１は６００秒、オペレーションステップ２は３００
０秒、オペレーションステップ３は６０秒である。

制御渋滞検出部はストラフチャードテキスト言語等でプ
ログラミングされており、計時機能および比較判定機能
を有している。すなわち、各オペレーションステップに
設定されている渋滞タイマの計時データから、タイマの
設定時間と実行開始からの経過時間とを比較し、その偏
差が０近傍になったら制御渋滞が発生しているとしてプ
ログラムトレース要求信号を出力する。

そして、上記シーケンス制御プログラムはスキャン周期
となりタスクスケジューラにより起動されると、トラン
ジションの成立している所定のステップとそのステップ
から次のステップへの遷移条件となるトランジションお
よび制御渋滞検出部のみが実行される。

ＳＦＣプログラム実行関連テーブルは、第４図（ａ）に
示すタスク登録テーブルと同図（ｂ）に示すアクティブ
ステップ情報テーブルとから構成されており、タスク登
録テーブルには各シーケンス制御プログラムに応じたタ
スクナンバーおよびプログラムサイズさらにプログラム
の先頭アドレスが記述されている。また、アクティブス
テップ情報テーブルには各シーケンス制御プログラムに
応じたタスクナンバーとそのプログラムにおいて実行さ
れているステップのステップナンバーを示すアクティブ
ステップ情報が書込まれる。そして、以下のようにして
アクティブステップのアドレスと次に実行される次アク
ティブステップのアドレスを決定する。アクティブステ
ップ情報テーブルからシーケンス制御プログラムのアク
ティブステップナンバーとそのステップが含まれるタス
クナンバーを求め、このタスクナンバーからそのＳＦＣ
プログラム部のアクティブステップとその次に実行され
るステップのプログラム先頭からの各相対アドレスを求
め、さらに上記タスクナンバーに基づいてタスク登録テ
ーブルより上記タスクの先頭アドレスを求め、この求め
た先頭アドレスを上記アクティブステップおよび次アク
ティブステップのプログラム先頭からの相対アドレスに
加えてアクティブステップアドレスと次アクティブステ
ップアドレスとを求める。

プログラムトレース処理部３は、制御渋滞検出部からの
プログラムトレース要求の出されたシーケンス制御プロ
グラムのタスクナンバー９アクテイブステツプナンバー
　アクティブステップアドレス、次アクティブステップ
アドレスが書込まれるプログラムトレース情報テーブル
５と、プログラムトレース要求の出されたアクティブス
テップアドレスおよび次アクティブステップアドレスが
登録されるアドレスマツチレジスタ６と、このアドレス
マツチレジスタ６に登録されたアドレスが実行されると
アクティブステップと次アクティブステップへのトラン
ジションの部分のトレース割込みを許可するアドレスマ
ツチ割込み処理部７と、このアドレスマツチ割込み処理
部７により許可されたアクティブステップの動作部およ
びトランジションの遷移条件部のトレース割込みを実行
するトレース割込み処理部８とから構成されている。

次に、シーケンス制御装置における異常処理の具体的な
動作について、第６図を参照して説明する。なお、第３
図に示すシーケンス制御プログラムが、予め設定されて
いる制御周期に従って起動をかけるタスクスケジューラ
により実行管理されるものとする。

オペレーションステップで実行開始されると、制御渋滞
検出部ではスキャン周期毎に制御渋滞の可能性があるか
否か判断する（トランザクションＴ１１）。例えば、オ
ペレーションステップ２において、プログラムトレース
要求信号の出力条件となる偏差時間が３秒で、制御渋滞
検出部で計時された経過時間が２９９８秒であれば、プ
ログラムトレース要求をセットしくトランザクションＴ
１２）、制御渋滞検出部からプログラムトレース要求信
号が出力されると共に、トレース要求の出されたプログ
ラムのタスクナンバー、アクティブステップナンバー、
アクティブステップアドレス、次アクティブステップア
ドレスがＳＦＣプログラム実行関連テーブルで求められ
、これらの情報からなるプログラムトレース情報テーブ
ルが作成される（トランザクションＴ１３）。タスクス
ケジューラはタスク起動時にそのタスクにプログラムト
レース要求のあるか否か判断しくトランザクションＴ１
４）、プログラムトレース要求があればそのタスクのア
クティブステップアドレスおよび次アクティブステップ
アドレスをアドレスマツチレジスタ６に登録する（トラ
ンザクションＴ１５）。登録されたアクティブステップ
アドレスが実行されるとアドレスマツチ割込みが発生し
くトランザクションＴ１６）、アドレスマツチ割込み処
理が実行され、この処理によりアクティブステップアド
レスから次アクティブステップアドレスまでのトレース
割込みが許可される（トランザクションＴ１７）。アド
レスマツチレジスタ６に登録されているアクティブステ
ップが実行され、トランジションが成立すると次アクテ
ィブステップへ移行し、次アクティブステップが実行さ
れると再びアドレスマツチ割込みが発生し、アドレスマ
ツチ割込み処理が実行され、アドレスマツチ割込み処理
部７によりトレース割込みが不許可にされる。つまり、
アドレスマツチ割込み処理部７により登録されているア
クティブステップから次アクティブステップへのトラン
ジションの間のみがトレース割込み許可される（トラン
ジションＴ１７）。トレース割込みが許可されるとドレ
ス割込み処理部８によりアクティブステップの動作部お
よびトランジションの遷移条件部の命令コード実行毎に
トレース割込みが発生し、トレース割込み処理が実行さ
れる。そして、実行された命令コードのオペランド部の
データ属性と値（信号内容、演算値等）がプログラム情
報としてプログラムトレース結果保存エリアの該当タス
ク部分に記憶される。なお、ステップＳｌｌにおいて制
御渋滞の可能性がないと判断したときは上記の処理は行
われない。また、トレース要求の出されていないタスク
であれば通常のシーケンス制御が行われる。

以上の動作により制御渋滞発生直前のシーケンス制御プ
ログラムのアクティブステップおよびトランジションに
関する情報が保存される。

このように本実施例によれば、シーケンス制御プログラ
ムの制御渋滞を常に監視する制御渋滞検出部を備え、プ
ログラムトレース処理部３で制御渋滞直前のプログラム
情報をプログラムトレース結果保存エリア４へ保存する
ようにしたので、シーケンス制御装置に発生した異常を
速やかに検知することができ、オペレータはプログラム
トレース結果保存エリア４に記憶されているプログラム
情報を読取ることにより異常解析を容易に行なうことが
でき、装置を常に良好な状態に保つことができる。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、異常発生時のアク
ティブステップ情報や不成立だったトランジションの遷
移条件情報を知ることができ、発生した異常に対し迅速
に適切な処置を講じることのできるシーケンス制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシーケンス制御装置の異常処理に関する機能構
成図、第２図はシーケンス制御プログラムの構成図、第
３図はＳＦＣプログラム部の構成図、第４図（ａ）はタ
スク登録テーブルの構成図、同図（ｂ）はアクティブス
テップ情報テーブルの構成図、第５図はプログラムトレ
ース処理部の機能構成図、第６図はプログラムトレース
処理のフロー図、第７図はＳＦＣプログラムの構成図で
ある。 １・・・シーケンス制御プログラム、２・・・ＳＦＣプ
ログラム実行関連テーブル、３・・・プログラムトレー
ス処理部、４・・・プログラムトレース結果保存エリア
。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２図 第１図 第４図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 操作の優先順位に従い配列され各操作内容を示すステッ
   プと、前記優先順位の上位のステップからその次の下位
   のステップへの遷移条件を示すトランジションとを、所
   定の制御工程に基づきＳＦＣ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ　
   Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｃｈａｒｔ）言語でプログラミング
   し、このプログラムを上位のステップから下位のステッ
   プへ順次実行させていくことによりプロセスの制御を行
   なうシーケンス制御装置において、 前記プログラムを各工程に応じた複数の管理単位に分割
   し、前記各管理単位の実行開始からの経過時間と予め設
   定されている各管理単位の渋滞設定時間とを常時比較し
   その差が一定値に達すると制御渋滞が発生しているとし
   てプログラムトレース要求信号を出力する制御渋滞検出
   部と、この制御渋滞検出部からプログラムトレース要求
   信号が出力されたときに実行されていた管理単位内のス
   テップとそのステップからの遷移条件を示すトランジシ
   ョンとのプログラム情報を読取るプログラムトレース処
   理部と、このプログラムトレース処理部で読取られたプ
   ログラム情報を記憶するトレース結果保存エリアとを具
   備したことを特徴とするシーケンス制御装置。