JPS60114909A - 論理演算装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は論理演算時間置に係シ、特に外部状態の変化に
対応して不必要な論理演算時間を極力排除することによ
シ高速小型化した、プラントのシーケンスコントローラ
やそのシュミレータ等に好適な論理演算装置に関する。

〔発明の背景〕

火力プラント等のシーケンスコントローラテハ、状態量
が０または１の２値しか取シ得ない入力に対し、アンド
、オア、ノットの他７リツプフロツプ（記憶要素）、タ
イムディレィ（時間遅れ要素）等の論理演算を行うが、
これらの演算を実行するものに古くはリレー回路、タイ
マリレー等を組合せたリレ一式シーケンスコントローラ
が存在した。

近年テイジタル素子の発達によシ、マイクロコンピュー
タやミニコンにその演算主体が移行しつつｉ、その演算
制御方法を規定するソフトウェア（プログラム）が性能
の錐をにぎることになってきた。また、計算機を使用し
てプラントおよび制御装置等の模擬を行うプラント７ミ
ユレータにおいても、実際に使用されているシーケンス
コントローラの模擬を行うから、この場合にもソフトフ
ェアにて論理演算を実施する必要がろる。

第１図（Ａ）、■は論理シーケンスの合同を示すもので
、同図の各種論理演算要素及び入出力の衣記法とその意
味が第２図に示されている。そしてプラント制御やその
シュミレーションに当っては、これらの論理シーケンス
をプログラムし、そのプログラム全体を周期的に起動し
て計算する、という方法をとっていた。従って、演算装
置としては全論理演算を実行するに必要な演算時間と、
要求される応答性１分解能をもとに演算装置の規模を決
定していた。ところが、上述したような論理演算を必要
とするようなプラントの状態変化は通常プラント運転中
には頻繁に生じるものではなく、生じても人力のごく一
部でおることが多い。そこで例えば第１図の入力Ｆだけ
に状態変化を生じた時には、オア１０５．ノッ）１０７
及びアンド１０６のみを演算すればよく、他の演算部分
は結果に何ら変化を生じない。しかし上述した従来方法
ではすべての演算を実行するから、必要以上の処理能力
を有する計算機を用いることになシ、価格的に大きな損
失となっていた。

〔発明の目的〕　一 本発明の目的は発生した状態変化に対して不必要な演算
を極力実施せずに効率よく処理を行う論　−理演算装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、シーケンスの論理演算要素間の結合関係を解
析することによってシーケンスを独立なセグメントに分
割して各セグメント内の演算順序を定め、更に各入力に
対してその入力が影響する演算部分の最初の命令に入力
対応のラベルを付したプログラムを作成しておき、入力
状態の変化を常時監視して状変の発生し九人カがめると
その入力対応のラベルを付した命令からそのセグメント
内の命令のみを実行するようにしたことを特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明をプラントシュミレータに用いた時の構
成例を示すもので、演算に必要なデータをカードリーダ
３１に配置しておいてコンソール入出力装置３３から操
作を行うと、中央処理装置（以下ＣＰＵと略記）３４に
入力されて必要なデータファイルや処理プログラムがデ
ィスク３５に格納される。この時の入力データや処理結
果はラインプリンタ３２により印字される。以上は演算
プログラムを作成するまでに必要な機器であるが、作成
された演算プログラムはプラントの動特性を模擬するも
のである。更にプラントシミュレータとして必要な機器
が追加されている。すなわち、実際に運転員が操作する
模擬制御盤３７がプロセス入出力装置３６を介してＣＰ
Ｕ３４に取付られておシ、設定器３７１の設定値はアナ
ログ入力装置３６１を介して、操作スイッチ３７２の状
態はディジタル入力装置３６２を介して（、！ＰＵ３４
へ読みこまれ、ＣＰＵ３４での前記演算プログラムの演
算結果はアナログ出力装置３６３を経由して指示計３７
３や記録計３７４に表示され、ま九ディジタル出力装置
３６４を経由してアナンシェータ３７５や２ンプ３７６
に表示される。

第４図はＣＰＵ３４およびディスク３５によシ処理され
るン７トウエアの全体構成を示すもので、この実施例に
於るソフトフェアの処理は、論理演算処理プログラム３
４０５内の演算実行部３４０５ａを事前に作成する論理
演算作成処理３４ｏ７によるオフライン処理と、その他
のオンライン処理に大別される。このうち論理演算作成
処理３４ｏ７のフローチャートは第５図に示されており
、まずこの説明を行う。今対象とするシーダンスは第１
図に示したものとすると、これは第６図に示すようにカ
ードパンチされる。但し第６図は第１図のシー）ＡＩの
部分のみを示しておシ、横の一行が１枚のカードに対応
する。各カードの第１カラムからはシート内の要素番号
（第１図に付されている符号）が、第１１カラムからは
要素種別が、第１９カラムからは第１及び（必要すら）
第２人力が、そして第７２カラムからはシートＡが記入
されておシ、第１及び第２人力はプラントからの状態の
入力Ａ、Ｂ・・・・・・等か、他の要素の出力をその要
素信号で衣したもの（例えば２枚目の入力１０１は１枚
目の要素番号でめｐｌこれは入力Ａ、Ｂのアンドの結果
を表す）かである。そこでこのようにパンチされたカー
ドをカートリーダ３１により第５図ステップＰＩで読込
む。続いてステップＰ２では、読み込んだカードから各
要素間の結合関係をしらべ、入力から出力までの連結関
係のあるものを１つのグループにまとめ、他グループ間
では全く連結関係がＪ（従って１つのグループの入力変
化は通常他グループの結果には変化を起さないように分
割する。この各グループをセグメントと呼ぶことにする
と第１図のシーケンスは第７図に示すように３つの、セ
グメントに分割される。但し同図では第１図のシー）Ａ
ＩとＡ２の同一文字で表わされた入力Ａ−Ｅは別のもの
でろって、これを区別するために、第２図のコーディン
グ方法と記したらんに示したように、人力変数名Ａ等の
前にシート番号８１、、、．８２等を付して区別してい
る。

このシーケンス分割の目的は、入力に変化が生じた時に
は当該する人力をその人力としてもっているセグメント
だけを演算すればよいようにするためでおる。

第５図のステップＰ３では、各セグメント内での演算順
序を決定する。これは例えば第７図のセグメントｌに於
て、アンド１０６はオア１０５とノット１０７の後に実
行しなければならないので、このために出力点８１Ｚか
ら連結関係を逆に入力側へとたどることによシこの順序
を決定する。なお以上のステップＰ２．Ｐ３に於る処理
は、通常のコンパイラ等で使用される構文解析の手法に
より既知の技術で容易に実行できる。

第５図のステップＰ４では、人力状態が変化した時に演
算を開始すべき要素を決定しくこの要素は、当該入力を
入力とする最初の要素である）、その要素演算対応の命
令語に付けるべきラベルの表を作成して第４図の変化点
演算光テーブル３４４に格納する。この処理の意味は例
えば第７図セグメント３の入力８２Ｃのみが変化した時
は、オア１１２以降の演算のみを実行すればよく、アン
ド１１１の演算は変化がないので行う必要がない（但し
これはアンド１１１の出力の前回の結果がそのまま保持
されているものとしている）。このようにして入力８２
Ｃの変化時にはセグメント３全体ではなくその一部の演
算で所要の結果をうるように更に効率化をはかるためで
ある。また出力点についても結果を出力するための出力
点演算要素テーブル３４６をステップＰ５で作成する。

第７図の各入出力に対して作成されたテーブル３４４゜
３４６の例を第８図に示す。同図では各入力対応のラベ
ルにはＬＢで始まるラベルを割当しておシ、出力にはそ
の出力を与える要素にＧで始まる記号を割当てている。

続くステップＰ６では以上の各処理の結果を用いて論理
演算処理プログラム３４０５を作成する。

これはステップＰ２で分割された各セグメント毎に、ス
テップＰ３で決定された順に各演算要素の実行命令を！
！、更にステップＰ４で割付けられた要素対応のラベル
を当該要素の実行命令のうペルとしてつけることで６Ｄ
、第７図に対応するプログラムが第９図に示されている
。但し第９図の命令の意味は第１表に示す通シであシ、
ＦＦ１０３と注記した部分は第２図に示したフリップフ
ロップに対応する命令でおる。またＲＥＴＵＲＮ　ｌｄ
　ＣＰＵの制御へ戻ることを意味する。

最後のステップＰ７では、作成された第９図のような命
令が２インプリンタ３２に出力されて第５図のオフライ
ン処理、即ち論理作成処理３４０７を終了する。

次に第４図のオンライン処理は次のようである。

オンライン状態では、第４図におけるアナログ入力装置
３６１からの入力や動特性モデル３４０１からの入力が
制限値処理３４０２によシ処理され、制限値よｐ逸脱し
ていれば１、制限値範囲内なら０が制限値状態テーブル
３４１１に読込み、また操作スイッチ３７２の状態をデ
ィジタル人力装［３６２で読込みディジタル入力処理３
４０３によシデイジタル状態テーブル３４１２に読込む
。いずれも０．５秒周期で人力処理されるがこれらのテ
ーブルを今回状態値テーブル３４１と総称する、状態値
変化検出処理３４０４は前回状態値テーブル３４２と今
回状態テーブル３４１を比較し、両方とも同じ値なら０
を、異なっておればｌを状態変化点テーブル３４３にセ
ットする。上記各今回値、前回値、およびその場合にお
ける状態変化を第１１図のシーケンスを例として第１０
図に示す。

次に論理演算処理３４０５は、オフライン処理３４０７
で作成された第９図のような演算制御処理３４０５ａと
、状態変化点テーブル３４３の内容にもとづきどのセグ
メントのどの部分を実行すべきかを制御する演算制御処
理３４０５ｂに大別できる。

この後者の処理３４０５ｂのフローチャートは第１１図
に示されておシ、まずステップＰ１０にて状態変化テー
ブル３４３をしらべ、入力状態に１つでも変化したもの
があるとステップｐＨにてそれらすべての変化点につい
て変化点演算量テーブル３４４を参照し、変化点対応の
ラベルをよみ出す。例えば第１０図のような状態変化が
生じた一時は変化点はＳＩＡ、ＳＩＥ、Ｓ２Ｅでらるの
で、第８図のテーブル３４４からラベルＬＢ２０１゜Ｌ
ＢＩＯＩ、Ｌｎ２Ｏ３が読出される。続くステップＰ１
２では、読出したラベルのプログラム３４０５ａ上の位
置をしらべ、同一セグメント内のものは最も早く実行さ
れるもののみを残し、他は除去する。上記の例では第９
図のプログラム３４０５ａを見ればわかるようにラベル
ＬＢＩＯＩはセグメン）ｌＫ６つでは１つだけなのでそ
のまま残す。またラベルＬ１３２０１．ＬＢ２０２はど
ちらもセグメント２に属し、ラベルＬＢ２０１の方が先
にあるのでＬｎ２Ｏ３を除去する。ステップＰ１３では
残ったラベルをもつ論理演算実行処理（７’ａグラＡ）
３４０５ａの点へ制御を移してその点からプログラム３
４０５ａを実行させる。この実行は当該プログラムのセ
グメントの終シの几Ｅ　Ｔ　ＵＲＮ命令で終って第１１
図のプログラム２４０５ｂへ戻るので、ステップＰ１４
ですべての演算量へのジャンプが終了したか否かをしら
べ、終了していれば処理を終る。例えば上記の例ではま
ず第９図のセグメン）１の第１行目のＬＢＩＯＩヘジャ
ンプしてセグメント１をすべて実行し、続いてセグメン
ト２の第１行目のラベルＬＢ２０１ヘジャンプしてセグ
メント２をすべて実行して終了する。セグメント３は何
ら変化を受けないのでこの場合実行されない。この結果
は第１２図のようになシ、これが演算結果テーブル３４
５に格納され、オフラインで作成された出力点演算要素
テーブル３４６を参照して所要の出力が行われる。

なお、以上の例ではセグメントｌ１２のすべてが実行さ
れたが、変化点が例えばＳ２Ｃだけの時は対応ラベルは
Ｌｎ３Ｏ２で多少、この時は第９図セグメント３の二行
目以降のみを実行すればよへそして実際のシーケンスは
第１図のような少いものではないので、本実施例による
と状態変化が生じた時の演算量は全体に比べると極めて
少くすることができ、従って処理の高速化あるいは論理
演算装置の負荷軽減による小屋化や低価格化を可能とす
ることができる。

第１３図は本発明の第２の実施例を示すもので、７ユミ
レーシヨン゛用ではなく実際のプラントのシーケンスコ
ントローラに本発明を応用した時の論理構成を示してい
る。同図に於てシーケンスコントローラ１３４は、プラ
ント２と運転操作卓３９の状態をディジタル入力装置３
６２．アナログ入力装置３６１から入力し、演算結果に
もとづきディジタル出力装置３６４よりプラント２に対
しバルブ開閉指令やモータの起動停止指令、その他を出
力し、また運転操作卓３９に対しランプ等にょシ運転状
態を表示する。このシーケンスコントローラ１３４は、
オン２イン処理に関する部分の構成が動特性モデル３４
０１が無い点を除いては殆んど第４図の場合と同じ構成
であシ従って動作も同じである。また本実施例の場合の
ように実際のプラント制御の時は第１の実施例と比較し
て小規模かつ低価格であるとい５要求が強い。このため
第一の実施例のオフライン処理、すなわち論理演算作成
処理３４０７はシーケンスコントローラ１３４とは別な
計算機２３４を使用して実施し、演算結果すなわち論理
演算実行処理３４０５ａをフロッピーディスク３８２に
いったん格納し、これを７０ツビーデイスク３８１を介
してシーケンスコントローラ１３４に入力するという構
成としている。

従って本実施例によれば製品としてのシーケンスコント
ローラのメモリ容量を削減でき、またカードリーグやラ
インプリンタ等オンライン処理に必要な装置も製品には
不要のため、製品コストを低く製作できる利点がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば状態変化の発生に対して演算実行範囲を
限定できるため、従来方式の演算に比較して同じ演算処
理装置ならばより高速に、あるいは同じ程度の処理速度
であればよシ小規模の処理装置で実施可能でちり、性能
向上、経済化等に対する効果が極めて太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（５）、（ロ）は論理シーケンス例を示す図、第
２図は論理演算要素等の説明図、第３図は本発明の第１
の実施例の構成図、第４図は第３図の実施例に於るソフ
トウェル構成図、第５図は第４図の論理演算作成処理の
流れ図、第６図はカード入カフオーマットを示す図、第
７図は第１図のシーケンスをセグメントに分割した結果
を示す図、第８図は論理演算作成処理で作成された変化
点演算先テーブル及び出力点演算要素テーブルを示す図
、第９図は本発明の特徴とする論理演算命令を示す図、
第１０図は入力状態変化例を示す図、第１１図は論理演
算制御処理の７０−チャート、第１２図は演算処理結果
を示す図、第１３図は本発明の第２の実施例の論理構成
を示す図でおる。 Ａ−Ｇ・・・入力、１０１〜１０７・・・論理演算要素
、１１１〜１１６・・・論理演算要素、３４・・・中央
処理装置、３４３・・・状態変化点テーブル、３４４・
・・変化点演算先テーブル、３４０５・・・論理演算処
理、３４０７・・・論理演算作成処理。 代理人　弁理士　秋本正実 Ｐｌ／ｌｆｆ１ （Ａ） 第２図 第３図 第４１２） 第５０ 第６に Ｄθθ２　ｐＯ／θ４　５Ｈθｌ 第７図 ＄８図 第９図 第７０７ 第　／Ｉ　図 第７２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、与えられた論理演算のシーケンスを、互いにその内
   部の演算結果が他に影響を与えないような独立したセグ
   メントに分割してその各セグメントの論理演算を実行す
   るプログラムを作成し、更に各セグメントへの入力変数
   に対応したラベルを該入力変数が最初にオペランドとし
   て用いられている上記プログラムの命令語に付する機能
   を有したオフライン処理手段と、すべての入力変数の変
   化を周期的にしらべ、変化がめった時には当該入力変数
   対応の上記ラベルを有するセグメントを実行セグメント
   とするとともに上記変化のあった入力変数対応のラベル
   のうち同一セグメントに属するものが２以上あった時に
   はそのうち最も先に実行される命令語対応のラベルのみ
   を残し、しかる後に上記実行セグメントのうち残された
   ラベルの付いた命令語から当該セグメントの終シまでを
   実行するように制御する論理演算制御手段とを備えたこ
   とを％徴とする論理演算装置。