JPH0619647B2 - プログラマブルコントロ−ラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はマークフローグラフ記述にてシーケンス処理を
行うプログラマブルコントローラに係り、特にマークフ
ローグラフの特長を活かしつつ、さらに判定分岐機能を
付加し、簡単かつ効率的にプログラム及び制御を行なう
ことのできるプログラマブルコントローラに関するもの
である。

〔発明の背景〕

この種のプログラマブルコントローラとしては、マーク
フローグラフを使用して簡単に制御手順を作成できるも
のが開発されている。

このマークフローグラフを使つた最も実用的なものとし
ては、特願昭57−40454 号公報（特開昭58−158709号）
に記載されたものがある。かかるマークフローグラフの
手方によれば、シーケンス的な制御手順を作成すること
は非常に容易であるものの、トークンの遷移制御はペト
リネツト（「ペトリネツト」著者James L. Peterson参
照）の原則に従がつて作成する必要があつた。

ここで、第１０図を参照しながらペトリネツトの原則を
簡単に説明する。

本原理は、トークン１、ゲート２、アーク３、ボツクス
４という概念を必要とする。第１０図（Ｉ）においてト
ークン１の通過の条件としては、あるゲート２に関し
て、 (a)入力側の全てのボツクス（４−Ｉ１，４−Ｉ２）に
トークン１が存在すること、 (b)出力側の全てのボツクス（４−Ｏ１，４−Ｏ２）に
トークン１が存在しないこと、 (c)ゲート２の通過可能条件が真であること、 の(a)，(b)，(c)を全て満足したときに、次のようにト
ークン１が遷移し、その例を第１０図（II）に示す。す
なわち、 (i)全ての入力ボツクス（４−Ｉ１，４−Ｉ２）のトー
クン１が消滅する。

(ii)全ての出力ボツクス（４−Ｏ１，４−Ｏ２）にトー
クン１が発生し、そのボツクス（４−Ｉ１，４−Ｉ２）
に定義された処理を行なう。

上述のような原理のマークフローグラフ記述を採用する
プログラマブルコントローラをもつて実際にプログラム
を作成する例を第１１図及び第１２図のプラントを使つ
て説明する。

第１１図は組立プラントを示し、ＡとＢの２タイプのワ
ーク５Ａ，５Ｂがワークフイーダ６上を流れてきてお
り、ロボツト７でこれらワーク５Ａ，５Ｂを組立台８に
移し、ワーク５Ａ，５Ｂに応じた部品９Ａ，９Ｂを部品
パレツト１０Ａ，１０Ｂから組立台８にロボツト１１，
１２をもつて移してから組み立てて、完成したものをコ
ンベア１３で運搬してゆくものである。このようなプラ
ントに対する制御を、例えば第１２図に示すようなデイ
ジタルインプツト／アウトプツト等の入出力装置を１４
及びプログラミング装置１６を有するプログラマブルコ
ントローラ１５にて制御するようにしたものである。

プラントを制御する動作の詳細は以下の通りである。

(i)ワークフイーダ６にワーク５Ａ又は５Ｂがあり、か
つ組立台８が空いていればロボツト７にてワークフイー
ダ６の先頭ワーク５をつかみ、組立台８に乗せる。

(ii-a)組立台８に乗つたワーク５がＡタイプのときは、
ロボツト１２にて部品Ａ用パレツト10Ａより部品９Ａを
とり出しワーク５Ａに組み付ける。

(ii-b)組立台８に乗つたワーク５がＢタイプのときは、
ロボツト１１にて部品Ｂ用パレツト10Ｂより部品９Ｂを
とり出し、ワーク５Ｂに組みつける。

(iii)部品９の組みつけ完了にてワーク５を組立台８よ
りコンベヤ１３側へ払い出す。

本プラントの制御を行なうプログラムコントローラ１５
に与える処理手順を第１３図を参照して説明する。すな
わち、従来技術では前記ペトリネツトの原則に従い第１
３図に示すような処理フローとなるが、ワークの違いに
より、一部の処理フローが異なつているだけなのに、ワ
ーク５Ａ用のマークフロー及びワーク５Ｂ用のマークフ
ローというように２つのマークフローを記述する必要が
あつた。そして、どちらの起動ボツクスＢＡ１，ＢＢ
１、にトークンを発生させるかにより、どのマークフロ
ー（ＢＡ１〜ＢＡ４、又はＢＢ１〜ＢＢ４）を実行する
かを制御しなければならなかつた。ここで、各ボツクス
等の意味を説明する。ボツクスＢＡＢ２４はゲートＧＡ
１からゲートＧＡ４までの間又はゲートＧＢ１からゲー
トＧＢ４までの間のトークン仕掛りを排他するためのダ
ミーボツクスであり、ＢＡ１及びＢＢ１はトークンを発
生させる起動ボツクスであり、その他のボツクスＢＡ２
〜ＢＡ４，ＢＢ２〜ＢＢ４は実際の処理を行なう処理ボ
ツクスであり、ＧＡ４及びＧＢ４はトークン消去用の吸
収ゲートであり、その他のゲートＧＡ１〜ＧＡ３，ＧＢ
１〜ＧＢ３は通常ゲートである。

各ボツクスＢＡ，ＢＢ内のふるまいは本発明の説明に直
接関係しないため詳述は省くが、例えば処理ボツクスＢ
においてはデイジタル出力のある信号をＯＮ／ＯＦＦす
ることであり、ゲートＧ等の条件チエツクにおいてはデ
イジタル入力のある信号のＯＮ／ＯＦＦをチエツクし真
偽を判定することがある。

従来のマークフローグラフのプログラマブルコントロー
ラでは、ペトリネツトの原理に従つて動作するため、ボ
ツクスからの出力枝には等しくトークンが流れる。従つ
て、第１４図に示したように、あるボツクスＢからトー
クンの流れを場合に応じて変更することは原理的に不可
能であり、従つて、第１３図に示したように、マークフ
ローグラフの中で流通物の種類により一部分のフローが
変わる場合のプログラミングが不得意であり、流通物の
種類毎にマークフローを作成しなければならず、マーク
フローの可視性が悪いばかりか、プログラム量及びそれ
を記憶するためのメモリー容量も大きなものとならざる
を得なかつた。この傾向は、流通物等の種類が多い場合
や、対象規模が大きくマークフローグラフが大規模なる
場合にはさらに顕著な欠点となつていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、マークフローグラフの本来の特長であ
る同期・排他性を生かしつつ、制御処理フローの作成を
容易化し、かつ制御用の記憶容量を減少化させたプログ
ラマブルコントローラを提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、マークフローグラフ
のボツクスの一種として分岐ボツクスなるものを設け、
本分岐ブツクスでは出力方向枝を複数有するものの、通
過処理においては該当分岐ボツクスにて選択された一部
の出力方向枝に対してのみトークンの通過処理を行なう
ことを特徴とするものであり、そして、コントローラの
内部構造として、上記仕様を満足させるため、発火候補
ゲート記憶部をもち、トークンの通過は本発火候補ゲー
ト記憶部に登録されているゲートに関してのみペトリネ
ツトの原則にて示されるトークン通過条件チエツクを行
ない、一方、トークンが投入されたボツクスに対するコ
ントローラの処理として、分岐ボツクス以外の場合は、
該当ボツクスにて定義された処理を行ない、その後該当
ボツクスの出力方向枝に接続された全ゲートを発火候補
ゲート記憶部に登録するが、分岐ボツクスについては、
分岐ボツクスにて選択された出力方向枝につながるゲー
トのみを発火候補ゲート記憶部に登録するという構造を
もつものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を詳細に説明する。尚、プ
ラント例としては第１１図に示したものと同一のものを
考える。

第１図は本発明のプログラマブルコントローラの実施例
を示す全体図である。すなわち、本実施例は、ブログラ
ミング装置１６、入出力装置１４及びコントローラ本体
１５より成り、コントローラ１５内には、プログラミン
グされたマークフローグラフの記憶部１５１と制御実行
部１５０をもつ。

第２図は、第１１図に示すプラントを制御するための本
実施例で用いるマークフローグラフ記述を示すものであ
る。本図におけるＢ３は分岐ボツクスであり、ワーク５
がＡタイプのもの（５Ａ）のときはゲートＧ３Ａへ進
み、ワーク５がＢタイプのもの（５Ｂ）のときはゲート
Ｇ３Ｂへ進むという仕様をもつている。実際の判断処理
自体は本発明の対象外であるため詳述は略すが、本実施
例では第３図のように、チエツクすべき信号ＯＮと状態
およびそのチエツク結果が真のときに出力ゲート名が与
えられる。

それでは、第１図のコントローラ１５の内部を述べる。

第４図(a)はマークフローグラフ記憶部１５１の詳細で
あり、ボツクス仕様記憶部１５１Ｂ、ゲート仕様記憶部
１５１Ｇ、発火候補ゲート記憶部１５１Ｆ及び発火決定
ゲート記憶部１５１ＦＧよりなり、ボツクス仕様記憶部
１５１Ｂは第４図(b)ように、ボツクスの属性（起動ボ
ツクス，分岐ボツクス、それ以外の一般ボツクス），ボ
ツクス内での処理内容（詳細省略），入出力ゲートＮＯ
群及びトークンの有無を表す情報などより成つている。
またゲート仕様定義記憶部１５１Ｇはゲート毎にゲート
属性（吸収ゲート、それ以外の一般ゲート），通過条件
の内容，入出力ボツクスＮＯ群などより成つている。発
火候補ゲート記憶部１５１Ｆ及び、発火決定ゲート記憶
部１５１ＦＧは、ワークエリアであり、それぞれゲート
ＮＯが蓄わえられる。

第１図に示す制御実行部１５０の動作を第５図に示す。
すなわち、制御実行部１５０は周期的に動作し、まず全
起動ボツクスについて、トークンの発生条件をチエツク
し（ステツプ５００）、真であれば（ステツプ５０
１）、トークンを発生して起動ボツクスにつながる全出
力ゲートを発火候補記憶部に登録する（ステツプ５０
２）。

次に第９図に示すように、発火候補ゲート記憶部１５１
Ｆに登録されている全発火候補ゲートに対し（ステツプ
５０４）、ペトリネツトの通過規則で示される通過可能
チエツク（下記）を行なう（ステツプ５０５）。

(i)該当ゲートの全入力ボツクスにトークン有。

(ii)該当ゲートの全出力ボツクスにトークン無。

(iii)ゲート通過条件が真である。

通過可能であれば該当ゲートを発火候補ゲート記憶部１
５１Ｆより、発火決定ゲート記憶部１５１ＦＧへ移す
（ステツプ５０６）。

最後に、発火決定ゲート記憶部内１５１ＦＧに登録され
ている全発火決定ゲートに対し（ステツプ５０８）、ト
ークンの通過処理を行なう（ステツプ５０９）。

トークン通過処理の詳細を第６図に示す。

すなわち、該当ゲートの全入力ボツクス中のトークンを
消去し（ステツプ６００）、全出力ボツクスにトークン
を植えつける（ステツプ６０１）。そしてトークンを植
えつけた全ボツクスについて（ステツプ６０２）、以下
の処理を行なう。

(i)該当ボツクスが分岐ボツクス以外のとき（ステツプ
６０３）、ボツクスの処理内容にて示された処理を行な
い、その処理完了後に該当ボツクスの全出力ゲートを発
火候補ゲート記憶部に登録する（ステツプ６０４）。

(ii)該当ボツクスが分岐ボツクスのとき（ステツプ６０
３）、ボツクスの処理内容にて示された分岐チエツクを
行ない、チエツク結果が真のものについて、その分岐先
ゲートを発火候補ゲート記憶部に登録する（ステツプ６
０５）。

次に、本プログラマブルコントローラの実際の動作をト
ークンの流れに従つて説明していく。

まず、第２図のプログラムに対する第４図(b)に示した
ボツクス仕様記憶部１５１Ｂの実際を第７図に示す。す
なわちボツクス仕様記憶部１５１Ｂは、第２図Ｂ１〜Ｂ
５の各々のボツクスに対応して１ケースずつ存在し、た
とえばボツクスＢ１の場合はボツクス属性は「起動」で
あり（第７図のＢ１における１ワード目）、処理内容は
「デイジタル入力信号の１番目（ＤＩ１）がＯＮならば
トークンを発生させる」となつている（第７図のＢ１に
おける２ワード）。入力ゲートＮＯは存在しないため
「−」となつており、出力ゲートＮＯは「Ｇ１」となつ
ている。尚、入出力ゲートＮＯは各々３個まで持てるよ
うにエリアは確保されているが、使用していない所は初
期値「−」のままである（第７図のＢ１における３ワー
ド〜５ワード）。トークンＮＯの有無は、トークンが発
生していない初期状態のときは「−」となつており、ト
ークンが発生すれば「有」に変わる。Ｂ２は通常のボツ
クスであり、処理内容としては「デイジタル出力の１番
目（ＤＯ１）がＯＮする」となつており、トークンが入
ればこの処理が行なわれる。Ｂ３は分岐ボツクスであ
り、処理内容としては「ＤＩ１０がＯＮならゲートＧ３
Ａを選択し、ＤＩ１１がＯＮならゲートＧ３Ｂを選択す
る」という処理になつている。

ゲート仕様記憶部１５１Ｇの実際を第８図に示す。各ゲ
ート単位に１ケースずつ記憶エリアが存在し、例えばゲ
ートＧ１の場合は、ゲート属性が「通常」であり、ゲー
ト通過条件の内容は「無」であり、入力ボツクスＮＯは
「Ｂ１」であり、出力ボツクスＮＯは「Ｂ２」と「Ｂ２
５」となつている。発火候補ゲート記憶部１５１Ｆ及び
発火決定ゲート記憶部１５１ＦＧは、初期値として全て
「零」（すなわち未登録）となつている。

このような状態で今ワークフイーダ６にワーク５Ａが到
着した後を考える。そうするとＤＩ１がＯＮとなり、ボ
ツクスＢ１にトークンが生まれる。これと同時に発火候
補ゲート記憶部１５１ＦにゲートＧ１が登録される（第
９図(a)参照）。

次に、発火候補ゲート記憶部１５１Ｆに登録されたゲー
トＧ１について通過可能チエツクが行なわれる。このと
きボツクスＢ１にトークンが有り、ボツクスＢ２５及び
Ｂ２はトークンが無くまたゲートＧ１の通過条件は
「無」であるため、これはペトリネツトのトークン通過
条件を満たすため、ゲートＧ１は通過可能となり、本ゲ
ートＧ１は発火決定ゲート記憶部１５１Ｆに登録される
（第９図(b)参照）。そして、通過処理として、トーク
ンはボツクスＢ１より消え、ボツクスＢ２５とボツクス
Ｂ２に入り、ボツクスＢ２５では何の処理もしないが、
ボツクスＢ２では、ＤＯ１をＯＮとする処理が行なわれ
る。そして発火候補ゲート記憶部１５１ＦにはゲートＧ
２とＧ５が登録される（第９図(c)参照）。

次に制御実行部が動いたタイミングで、また起動ボツク
スより処理されるが、次のワーク５Ｂがワークフイーダ
６上にあるときは、またＤＩ１がＯＮのためボツクスＢ
１にトークンが発生し、発火候補ゲート記憶部１５１Ｆ
にＧ１が登録される（第９図(d)参照）。

ゲートの通過可能チエツクでは発火候補ゲート記憶部１
５１Ｆに登録されたＧ５，Ｇ２及びＧ１についてチエツ
クされるが、ペトリネツトの通過条件を満すものはＧ２
だけなので（なぜなら、Ｇ５はボツクスＢ５が空のため
条件不成立であり、Ｇ１はボツクスＢ２５が空でないた
め条件不成立であるからである）、Ｇ２が発火決定ゲー
ト記憶部１５１ＦＧに登録される（図示せず）。通過処
理ではゲートＧ２に対して処理され、トークンはＢ２よ
り消えボツクスＢ３に入り、ボツクスＢ３の処理が行な
われる。今、組立台８に運ばれたワーク５ＡのときはＤ
Ｉ１０がＯＮし、ワーク５ＢのときはＤＩ１１がＯＮす
るとするものとすると、実際のワーク５はワーク５Ａで
あるためＤＩ１０がＯＮする。従つて、ボツクスＢ３の
処理の結果、分岐先ゲートとしてＧ３Ａのみが選ばれ発
火候補ゲート記憶部１５１Ｆに登録される（第９図(e)
参照）。次周期での実行制御部の処理は、やはり起動ボ
ツクスより始まるが、これはボツクスＢ１に既にトーク
ンがあるため、何の変化もない。通火可能チエツクにお
いては、ゲートＧ５，Ｇ１，Ｇ４Ａについて行なわれ、
Ｇ４Ａのみが発火可能であるため発火決定ゲート記憶部
１５１ＦＧに登録される。通過処理ではボツクスＢ３の
トークンを消去し、ボツクスＢ４Ａにトークンを植えつ
け、ボツクスＢ４Ａの処理としてもＯ２をＯＮし、発火
候補ゲート記憶部１５１ＦにゲートＧ４Ａを登録する
（第９図(f)参照）。

このようにして、最初のワークに対する制御がボツクス
Ｂ５まで完了すると（第９図(g)参照）、ボツクスＢ２
５及びＢ５よりトークンが消え次のワークに対する処理
がスタートすることになる（第９図(a)に戻る）。

以上のように発火候補ゲート記憶部１５１Ｆを設け、ま
た分岐ボツクスＢ３では選択された出力ゲートのみを本
発火候補ゲート記憶部１５１Ｆに登録するという内部構
造にすることにより、マークフローグラフでは原理的に
不可能であつた出力先の分岐処理が可能となり、トーク
ンの流れを自由にしかも簡単に制御することが可能とな
つた。

本実施例によれば第１１図に示したプラントの制御を、
第２図のように、処理を作成することにより実現でき
る。これは従来のものが第１３図に示すようなものであ
つたことに比べ、 (1)可視性が向上する、 (2)プログラミングが容易である、 (3)マークフローグラフの記述量が減少し（第１３図で
は９ボツクス必要であるのに対し、第２図のものでは７
ボツクスで足りることになる）、プログラミング量及び
これを記憶するためのコントローラ内メモリーも減少す
る、 という利点がある。

以上の如く比較したが、この効果はマークフローグラフ
が大きくなるに比例して顕著となることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、分岐処理が簡単に
実現できるので、処理フローを作成するための作業量が
著しく減少すると共に、可視性も向上し、さらにその処
理フローを記憶するコントローラ側の記憶容量を少なく
できる効果がある。これに加え、トークンを通過させる
分岐先ゲートの選択決定は分岐ボックスで処理し、その
分岐先ゲートから次のボックスへトークンを遷移させる
条件のチェックはその分岐先ゲートで処理するようにし
ていることから、実際のシーケンス制御の処理手順に即
したプログラム表現が可能になり、処理フローの作成が
一層容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプログラマブルコントローラの実
施例を示す全体構成図、第２図は本発明の実施例で用い
られるマークフローグラフを示す図、第３図は分岐ボツ
クスの処理内容を示す図、第４図は本発明のコントロー
ラ本体におけるマークフローグラフ記憶部等の構造を示
す図、第５図は本発明のコントローラ本体における制御
実行部の動作を説明するために示すフローチヤート、第
６図は第５図のトークンの処理の詳細説明のためのフロ
ーチヤート、第７図及び第８図は第１１図のプラントに
本発明を適用した際のマークフローグラフ記憶部の内容
を示す図、第９図は第１１図のプラントに本発明を適用
した場合のトークンの流れと、マークフローグラフ記憶
部の変遷を示す図、第１０図はペトリネツトの原則を示
す図、第１１図及び第１２図はプラント例を示す図、第
１３図は従来のマークフローグラフによるプログラミン
グを示す図、第１４図は従来のマークフローグラフの欠
点を説明するために示す図である。 １４……入出力装置、１５……コントローラ、１６……
プログラミング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薦田 憲久 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−56233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−3039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−27904（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シーケンス処理を複数の処理に分けてそれ
   ぞれ複数のボックスに対応付け、該各ボックス相互間を
   前記シーケンス処理の手順に従ってゲートを介して接続
   し、前記ボックスの少なくとも１つにトークンを発生さ
   せ、該トークンを前記ゲートを介して他の少なくとも１
   つのボックスに順次遷移し、前記トークンが投入された
   ボックスの処理を順次実行させるようにマークフローグ
   ラフにより記述したプログラムと、 前記各ボックスの処理内容と、入力側と出力側にそれぞ
   れ接続された各ゲートの符号と、トークンの有無とを含
   む情報を格納するボックス仕様記憶部と、 前記各ゲートのトークン通過条件と、入力側と出力側に
   接続された各ボックスの符号とを含む情報を格納するゲ
   ート仕様記憶部とを備え、 前記プログラムと前記ボックス仕様記憶部の内容と前記
   ゲート仕様記憶部の内容に従って、前記各ゲートの入力
   側に接続されたボックスの全てにトークンが存在し、出
   力側に接続されたボックスの全てにトークンが存在しな
   い場合であって、当該ゲートに設定されたトークン通過
   条件が真のとき、入力側のボックスのトークンを出力側
   ボックスに遷移させ、該トークンの遷移に応じて前記ボ
   ックスの処理を実行するプログラマブルコントローラに
   おいて、 前記ボックスの一種として予め設定された分岐条件に対
   応する出力側の分岐先ゲート選択し、該分岐先ゲートに
   対してのみトークンの通過処理を行う分岐ボックスと、
   発火候補ゲート記憶部と、発火決定ゲート記憶部とを設
   定するとともに、該分岐ボックスの前記分岐先ゲートを
   選択する分岐条件を前記ボックス仕様記憶部に予め格納
   しておき、 前記プログラムは、トークンが投入されたボックスが前
   記分岐ボックス以外のときは当該ボックスの処理を実行
   した後、当該ボックスの出力側の全てのゲートを発火候
   補ゲートとして前記発火候補ゲート記憶部に格納し、ト
   ークンが投入されたボックスが前記分岐ボックスのとき
   は前記分岐条件を満たす分岐先ゲートのみを発火候補ゲ
   ートとして前記発火候補ゲート記憶部に格納し、 前記発火候補ゲート記憶部に格納された全ての発火候補
   ゲートについて当該ゲートに係る前記トークン通過条件
   が真のものを発火決定ゲートとして前記発火決定ゲート
   記憶部に格納し、該格納された全ての発火決定ゲートに
   ついてトークンの通過処理を実行するように構成された
   ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。