JPH02190908A - プログラマブル操作制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械装置等の操作パネルとしてのプログラマ
ブル操作制御装置、特に機械装置の制御を行うシーケン
ス機能と操作表示パネルの制御機能とを併せもつプログ
ラマブル操作制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の操作制御装置の一例を示す斜視図であ
る。

同図から概念的に理解できるように、従来の操作制御装
置は、機械装置等の制御用としては、押しボタンスイッ
チ、動作表示ランプなどが多数個、組み合わされたもの
から成っており、その個々のスイッチやランプには、そ
れぞれ固有の対象物（例えばモータとかツレノイズ・リ
レーなど）と動作機能が割付けられている。

例えば、成るスイッチはモータ制御用のスイッチである
とか、また成るランプはモータの動作状況を示すランプ
である、などのように、個別に対象物と動作機能が割付
けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の操作制御装置では、制御対象とする機
械が複雑になるにつれ、該機械を構成する部品の数も増
すので、該部品個々に割り当てるスイッチやランプの数
が増し、結果として大型化せざるを得なかった。

そこで、かかる従来の操作制御装置では、大型化に伴っ
て製造コストが高くなること、操作すべきスイッチやラ
ンプの数が多くなることから、操作の対象となるスイッ
チやランプの選択が容易でなくなること、同様に故障や
異常が発生したとき、何を操作すれば良いか、大型のパ
ネル全体を見て判断しなければならず、操作性が良くな
いこと、制御が複雑化すると操作機能も複雑になるため
、パネル設計に時間がかかり、制作納期が長引くこと、
などの問題点があった。

ところで、機械制御であっても、最近では個々の機械毎
にリレー配線方式による制御回路を個別に作ることから
、シーケンサを用いて制御機能をプログラム化する動き
が主流になってきている。

一方、ＣＲＴ　（陰極線管）とか液晶パネルを用いて変
更可能な操作パネル用表示画面を構成し、該表示画面の
表示内容の変更に伴い、表示物としてのランプやスイッ
チの機能を、それに対応するように変更するという技術
はすでに実現されている。その代表例がコンピュータや
計測装置の表示操作部（オペレーションコンソール）で
あるが、かかる表示操作部では、成る特定用途のもの（
例えば、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　Ａｉｄｅｄ　　Ｄｅｓｉ
ｇｎ　（ＣＡＤ）とか、ワークステーションなど）では
、操作により表示画面の内容を次々に変更して、同一表
示面を多重に利用することが行われている。

しかし、この種の変更可能な操作パネル用表示画面を持
つ装置では、表示画面の内容は、メーカ側が予めプログ
ラムの形で内蔵させておき、ユーザは何時もそれをただ
使用するだけというもので、ユーザ側が自由に表示画面
内容を変更できるというものではなかったから、使い勝
手（自由度）に欠けるという点、また操作の内容は、装
置内のＣＰＵヘデータ形式で入力され、ＣＰＵはその入
力データに応じた制御を行うというのが主体で、操作内
容を外部の装置へ直接出力するというものではなかった
から、応用性に欠けるし、機械装置などの制御用操作制
御装置としての基本機能にも欠けるという点、などで不
十分なものであった。

したがって、本発明の課題は操作性が良好で、その上使
い勝手が良く、しかも基本機能を充分に備えた高機能の
操作制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

外部信号を読み取る読取手段と、操作画面または表示画
面と対応する画面データを記憶する記憶手段と、この記
憶手段から読み出される画面データにしたがってスイッ
チ項目を表示する表示パネルと、このパネル表示画面上
のスイッチ項目に対応して操作されその都度当該項目の
情報を発生して出力するスイッチと、前記各部の制御を
行う制御手段とを備え、前記制御手段はスイッチからの
操作データを動作手順に反映させつつ外部装置の制御と
、操作表示パネルの制御とを内蔵のプログラムにより時
系列的に実行する。

〔作用〕

シーケンサ機能と操作表示機能とを制御手段にて共通に
制御することにより、操作性を良好にし高機能化を図る
。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

本実施例は、組立加工機のシーケンス制御を行うととも
に、操作に必要な操作スイッチや表示部の制御を行う、
プログラマブル操作制御装置を示すものである。組立加
工機は、被加工物を検知するためのセンサ、被加工物の
搬送機構、被加工物に対して加工を加える種々の加工機
構、などから成っていて、被加工物がセンサによって検
知され、搬送機構によって搬送され、加工機構によって
加工されて製品が出来上がるように構成されているだけ
でなく、制御装置を備えていて、異常状態が発生したと
きの運転解除や機械の動作調整のために、各センサの状
態の表示、搬送のための駆動機構によるステップ動作な
どを操作パネル上から実施できるようになっている。

第１図において、１はＣＰＵ　（中央処理装置）として
の制御用マイコンシステム、２は表示文字を発生するキ
ャラクタジェネレータ（ＣＧ）、３は画面を構成する図
形データを記憶するための画面メモリ（ＥＥＦＲＯＭ）
（上記ＣＧ２を用いる代わりに、この画面メモリ３に文
字を図形として記憶させるようにしても良い）、４は画
面に表示する数量データなどを保持するためのデータメ
モリ（ＲＡＭ）（このメモリ４に、動作状況を画面毎に
記憶させることで、電源オフとなった後での再起動を容
易にすることが出来、またこのメモリ４は、不揮発性メ
モリとなるように、バッテリでバックアップするのが良
い）、５はバス、６は表示パネルと透明スイッチが一体
化した透明タッチキーであるが、そのうち、特に透明ス
イッチを指すときは符号６ａを、表示パネルを指すとき
は符号６ｂを（６ａ、６ｂとも第１図には直接図示して
いないが）用いる。

なお透明スイッチ６ａは、表示パネル６ｂの表示画面上
に位置し、該画面に表示されたスイッチ項目に、該透明
スイッチ６ａを構成する透明体を介してタッチすること
により、該透明スイッチ６ａから対応するスイッチ出力
を発生するようになっており、かかる透明タッチキー６
そのものは従来から周知のものである。

７はキーエンコーダ（透明スイッチ６ａの操作出力を入
力され、これをエンコードしてマイコンシステム１へ伝
える働きをする）、８は操作スイッチ、９はインタフェ
ースＩＣ，１０は通常のシーケンス制御用のプログラム
の外に画面作成用のデータを入力し、設定するためのロ
ーダ、ＩＩＡはシーケンサ機能ｉ　／　ｏ回路であり、
シーケンサ機能に必要なセンサ類の入力信号、あるいは
機械を動かすために必要な搬送機構、加工機構などの出
力信号が接続される。これらの入・出力信号はマイコン
システム１で制御されるのは云う迄もない。つまり、こ
のｉ　／　ｏ回路の外側に図示さぜる機械、この場合は
組立加工機がつながっており、組立加工機はマイコンシ
ステム１に内蔵したシーケンサ機能により動作の手順（
プログラム）を制御される。

１２は表示ランプ、１３は警報リレー　１４はブザー、
である。

表示ランプ１２は、操作パネルとしては、透明タッチキ
ー６の近傍に配置されるわけであるが、その際、該タッ
チキー６の表示パネル６ｂが例えば液晶とか蛍光表示管
などで構成されていたとすると、遠方とか明るい所では
、表示ランプ１２を視認し難いという問題を生じる。

そこで、表示ランプ１２は、アラーム用等として、大型
のランプを用いて個別に点灯できるようにしておき、マ
イコンシステム１からその点灯制御を直接制御するよう
にする。またこの表示ランプ１２は、その側に配置する
銘板文字（ランプの用途等を示す）を、表示パネル６ｂ
における画面を利用して構成すれば、銘板文字データを
マイコンシステム１からの指令によって容易に可変でき
るから、それに応じて表示ランプ１２の機能を幾通りに
も使い分けることができる。警報リレー１３、ブザー１
４は、異常発生時に動作し、外部にそのことを通知する
ためのものである。

また図示していないが、表示ランプの代わりに操作スイ
ッチの一部を配置すれば、表示ランプの場合と同様に、
銘板文字データを変更することによって操作スイッチを
幾通りにも、透明スイッチ同様に利用することができる
。

表示ランプ１２、警報リレー１３、ブザー１４、表示ラ
ンプ１２の側の銘板文字表示などの諸動作は、制御用マ
イコンシステム１のプロ゛グラムによって制御されるも
ので、操作スイッチ・表示機能ｉ　／　ｏ回路１１Ｂを
介してマイコンシステム１がそれらの動作を制御する。

ブザー１４は、透明タッチキー６の操作がなされたとき
、そのことを検知して短時間鳴動するようにして、操作
者にその旨、知らせるようにすることもできる。

第一２図は、本発明の一実施例としてのプログラマブル
操作制御装置の表示面を示す正面図である。

同図において、第１図におけるのと同じものには同じ符
号を付しである。即ち６は透明タッチキーで、この場合
、１６区分されているので、１６個のスイッチ素子とそ
れに対応した銘板文字を含むわけである。該区分の一部
を表示ランプ１２用に流用することも出来る。操作スイ
ッチ８としては、何か特定の機能を割付けられた多数の
スイッチ８ａと、大型の非常停止スイッチ８ｂなどを考
えることが出来る。

透明タッチキー６を構成する表示パネル６ｂ上の画面に
よるスイッチ配列は、画面が切り換わる毎に変わるので
、緊急時の操作用としてユーザが使用し難いという問題
がある。そのため、表示パネル６ｂ上の画面によらない
上述の大型の非常停止スイッチ８ｂなどを設けておき、
緊急時には素早く操作できるようにしておく。なお、こ
の種のスイッチには操作頻度の高い、例えば自動運転。

停止、定点停止用などの種々のものが考えられる。

また上記スイッチ８ａには、プログラマブル操作制御装
置の機能テストに際しての機能指定スイッチとか、或い
は、何か登録操作のための指定スイッチなど、特殊な用
途を持ったスイッチが含まれても良いことは勿論である
。

第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）はそれぞれ第２図におけ
る透明タッチキー６の表示画面例を示している。

第３図（Ａ）は、例えば、シーケンサ機能１１０回路１
１Ａにつながる機械として組立加工機を想定しているの
で、該組立加工機に電源が入ったときに現れる画面例で
ある。この画面では「画面メニュー」、「生産数」と表
示された枠取外の１０個の枠、即ち「自動運転」、「手
動運転」のほか、点検モードに属する「搬送部」、「駆
動部」、・・・・・・「故障点検ｊなど、合計１０個の
枠でスイッチを構成している。

今「搬送部」を指などでタッチしたとすると、マイコン
システム１が搬送部点検モード用の画面に切り換え、自
動的に画面に応じたスイッチの機能への切り換えを行う
。その結果、第３図（Ｂ）において明らかなように、搬
送部点検モードに必要な各種の操作スイッチが新しく発
生し、それを操作することにより、組立加工機における
個々の要素を駆動出来るようになる。

例えば「ソレノイド（１）」、「ソレノイド（２）」と
表示された二つの枠（スイッチ）を押せば、図示せざる
ソレノイド（１）及びソレノイド（２）を同時に動作さ
せることが出来る。

また別の画面を選択したいときには、第３図（Ｂ）にお
いてｒＲＥＴＪキーを操作すれば、第３図（Ａ）の画面
に復帰するので、そこで所望のスイッチを操作するよう
にすれば良い。

本発明によるプログラマブル操作制御装置は、以上のよ
うに構成されているので、例えば第３図（Ａ）に見られ
るように、「自動運転」、「手動運転」のほか、８種の
点検モードを含め、合計１０種の画面を利用でき、もし
各画面に平均１２個のキーがあるものとすると、合計１
２０個のキーが利用でき、これは、１２０個のキーを一
面に備えた操作パネルと、機能的には等価であると言え
る。

しかし、−面に１２０個のキーが配置されていたとすれ
ば、その中の一つを誤りなく選択するのは容易ではない
０本発明による場合、用途なら用途別に、対象となる操
作スイッチだけが画面に表示されるので、誤りの無い選
択が容易に出来、操作性は格段に向上する。また選択を
容易ならしめるための設計も楽になる。

第４図は、表示パネル６ｂ（透明タッチキー６）におけ
る画面制御の一例を示すフローチャートである。

第１図乃至第３図および第５図を併せ参照しながら第４
図について説明する。

まず、第５図は制御用マイコンシステム１が実行するプ
ログラムの時間的な経過を示したものである。最近のシ
ーケンサ（プログラマブルコントローラ）は高機能にな
っており、特にその処理スピードが重要な問題となって
いる。しかしながら、第１図で説明したように、表示パ
ネルの画面制御およびタッチキーの読み取りは取扱いデ
ータ量が多いため、画面作成およびそのデータ処理には
数十部もかかってしまうという問題がある。このため、
操作パネル６の制御用には補助的な高機能ＬＳＩを内蔵
することは当然であるが、それにしても取扱うデータ量
が多いためにどうしても処理時間が長くなり、本質的に
重要なシーケンス制御機能の性能が低下してしまう。

しかしながら、機械装置に対する制御′Ｂスピードと操
作パネルなどを操作する人に対する制御スピードには、
当然要求レベルに大きな差が存在する。

例えば、機械装置に対しては１ｍｓ程度の高速制御性を
要求する装置であっても、人間の操作に対する応答性は
１００ｍ５程度で十分である。つまり、それ以上に応答
したとしても人間の方が対応できないので、見逃しなど
も生じ逆に不都合が生じることもある。

このため、第５図では制御用マイコンシステム１のプロ
グラム処理の期間Ｔ２の間に短時間だけ操作パネル、つ
まりマンマシンインタフェース用の処理を行い、くり返
して制御する。例えばＴ。

が１ｍｓとすれば、Ｔｔは１００μｓ、またプログラム
を切り換えるΔｔ＋、Ｊｔｔは各５０μｓというように
すれば、実行的にはｌサイクルが１．２＋ｍｓとなり、
シーケンス機能の果す割合は１．０　／　１．２　＝８
３％になり、あまり機能的な低下は生じない。

また、この程度の性能低下であれば、マイコンシステム
の性能が高いタイプ、最近では例えば３２ビツトマイク
ロコンピユータなどを用いれば、それ自体が問題になら
ずにグラフィックデイスプレィの制御、タッチキー制御
とともにシーケンス制御機能を実行することが可能とな
る。

また、操作パネル機能処理Ｔ２では常に同じことをくり
返すということでなく、Ｔ２期間のＮ回、例えば１００
ｍｓ／１．２＝８３回に分割して機能を果し、トータル
の１００１１１ｓ毎に操作パネル機能を果せば良いので
、１００１１ｓＸ８３＝８．３ｍｓで１つの機能が実行
できれば良い。なお、新しいグラフィック画面を作る時
には、必らずしも１００ａ１ｓで作成が完了する必要も
ないので、その何倍かで実行しても支障はない。

このような制御を実施し易くするために、第１図ではシ
ーケンサ機能ｉ　／　ｏ回路１１Ａと操作スイッチ・表
示機能ｉ　／　ｏ回路１１Ｂとに分けて、必要な部分だ
けを制御できるように示している。

このような機能を参照して第４図のフローチャートの機
能を説明する。

このフローチャートは第５図のＴ、部を示したもので、
一定時間あるいはシーケンサの機能の一巡ごとにその処
理を行い、しかもこのフローチャートの一部分ずつを実
行して行くことで、フローチャート全体の動きとなる。

これらの分割制御はソフトウェア手段を用いれば容易に
実現できるので、説明は省略する。

第４図のステップＳ１では、第５図のＴ、期間で行った
実行データを参照し、図示さぜる組立加工機に故障が発
生していることが判明したとすれば（ステップＳ２）、
第３図（Ａ）の中の故障点検モード表示をステップＳ４
で行う。故障発生がなければ、ステップＳ３へ進み、こ
こでメニュー要求の有無の判断を行う。

この判断としては、最初に画面作成するときには、当然
メニュー要求があり、また各画面での画面上のＲＥＴ部
のスイッチを操作して元の画面（第３図（Ａ））に戻っ
たときに、メニューが要求されることになるから、メニ
ュー要求有りの判断となる。そこでステップＳ５へ進み
、そのときのメニュー表示出力は第３図（Ａ）に示した
ような表示画面になる。

かかる表示画面において、透明スイッチ６ａおよび第２
図にその配置を示された各種操作スイッチ８が操作され
ると（ステップＳ６）、ＲＥＴキーを操作した場合は別
として、画面制御が行われるだけでなく、シーケンサ機
能へデータをセットすることができる（ステップＳ８、
Ｓ９．５１０）。

シーケンサ機能は、第５図のＴ１期間に上述のスイッチ
操作により入力されたセットデータを読み込み、対象物
（組立加工機）を制御し、その結果をステップＳ１で参
照したデータに書き込むことにより、操作パネル側（表
示パネル６ｂ）に反映ｔ−る。

以下、同じフローに従い繰り返して制御される。

第６図にマイコンシステム１が持つデータメモリの一例
を示す。これらのデータは第１図のＰＲＯＭ３．ＲＡＭ
４のいずれかに存在しており、その順番、配置はかなら
ずしも図の通りである必要はない、ＡＩは画面データと
して第１図に示すローダｌＯで機能設定された表示画面
データであり、このデータを用いて第３図に示した画面
をキャラクタジェネレータ２を用いて作成し、表示する
。

また、その画面ごとに例えば透明スイッチの機能が異な
るので、そのスイッチ機能Ａ２が同じようにローダで機
能をセットされる。Ａ３はＡ１の画面データに応じて組
込表示すべきデータ、例えば第３図の生産量のデータな
どがプログラム的に抽出され、セットされている。また
、Ａ４〜Ａ６は操作パネル側のスイッチ操作結果を読み
込んだデータであり、セットデータとは表示面を用いて
、例えば設定値をキーインしたデータなどである。

これらのデータの中でＡ１−Ａ２はローダがセットし、
Ａ４〜Ａ６は操作パネルが作成したデータである。また
、シーケンス機能に必要なデータは図示していないが、
通常のシーケンサと同じように作り出すことができる。

なお、第１図ではマイコンシステムとして説明している
が、高機能なＬＳＩを用いて、はり同じような機能を果
すことも当然可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作パネルとしての画面上に、当面必
要とするだけの操作スイッチ、銘板文字データを表示す
ることができるので、操作性が格段に良くなるという利
点がある。また画面を切り換えて他の操作スイッチ、銘
板文字データを呼び出すことができ、つまり画面の多重
利用が可能であるので、使用可能な操作スイッチ、銘板
文字データの数に比して、操作パネルの大きさを非常に
小型化でき、コストも低順にすることができる。

また、制御用マイコンシステム乙゛シーケンサ機能と操
作パネル機能の両方を一緒に実行し、しかもそれらのプ
ログラム処理を時系列的に分割して行うことにより、こ
れまでシーケンサ機能と操作パネル機能間が通信手段を
介して実行するのに比べ、通信制御時間を大幅に短縮す
ることができるので、機械制御を行うシーケンサ機能の
性能の低下がなく、高性能な操作制御装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の一実施例としてのプログラマブル操作！ＩＪ御
装置の表示面を示す正面図、第３図（Ａ）及び第３図（
Ｂ）はそれぞれ第２図における透明タッチキー６の表示
画面例を示す説明図、第４図はマイコンシステムによる
画面制御の一例を示すフローチャート、第５図は制御用
マイコンシステムの処理態様を説明するための説明図、
第６図は制御用マイコンシステムが持つデータメモリの
一例を説明するための説明図、第７図は従来の操作制御
装置の一例を示す斜視図、である。 符号説明 １・・・マイコンシステム、２・・・キャラクタジェネ
レータ、３・・・画面メモリ、４・・・データメモリ、
５・・・ハス、６・・・透明タッチキー、６ａ・・・透
明スイン−ｆ−１６ｂ・・・表示ハネル、７・・・キー
エンコーダ、８・・・操作スイッチ、１０・・・ローダ
、ＩＩＡ・・・シーケンサ機能ｉ　／　ｏ回路、ＩＩＢ
・・・操作スイッチ・表示機能ｉ　／　ｏ回路、Ｉ２・
・・表示ランプ、１３・・・警報リレー　１４・・・ブ
ザー 代理人　弁理士　並　木　昭　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）外部信号を読み取る読取手段と、 外部装置に対して制御出力を発する出力手段と、操作画
   面または表示画面と対応する画面データを記憶する記憶
   手段と、 この記憶手段から読み出される画面データにしたがって
   スイッチ項目を表示する表示パネルと、このパネル表示
   画面上のスイッチ項目に対応して操作されその都度当該
   項目の情報を発生して出力するスイッチと、 前記各部の制御を行う制御手段と、 を備え、前記制御手段はスイッチからの操作データを動
   作手順に反映させつつ外部装置の制御と、操作表示パネ
   ルの制御とを内蔵プログラムにより時系列に実行するこ
   とを特徴とするプログラマブル操作制御装置。