WO2015136973A1 - 制御装置及び制御システム - Google Patents

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WO2015136973A1
WO2015136973A1 PCT/JP2015/050957 JP2015050957W WO2015136973A1 WO 2015136973 A1 WO2015136973 A1 WO 2015136973A1 JP 2015050957 W JP2015050957 W JP 2015050957W WO 2015136973 A1 WO2015136973 A1 WO 2015136973A1
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task
time
control device
program
unit
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矢尾板　宏心
良峰 武内
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Omron Corp
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    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25231—Command, task has deadline, time limit to be executed

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control system.
  • the PLC includes a CPU unit that controls the PLC, an input unit that receives a signal from a sensor, and an output unit that outputs a control signal to an industrial machine or the like.
  • the CPU unit has a memory for storing a user program. This user program is configured to be editable by a tool device connected to the CPU unit.
  • PLC In the PLC, a process of fetching a signal input to the input unit into the memory of the CPU unit, a process of executing the user program, a process of writing the execution result (calculation result) of the user program to the memory and sending it to the output unit, Peripheral processing such as transmission / reception of data to / from the apparatus is repeated.
  • PLC controls industrial machines etc. based on the input from a sensor.
  • the PAC of Patent Document 1 is configured to execute a plurality of tasks in parallel by time division and to execute each task in a cycle corresponding to each task. That is, in this PAC, processing is performed by multitasking. In addition, execution of the user program according to each task is assigned to the task.
  • a program used in a PLC is corrected (upgraded) as a defect is corrected and the apparatus is upgraded. Since the code amount of the program increases due to the modification of the program, the execution time (for example, task execution time) of the program execution unit after the modification is longer than that before the modification. In that case, in the PLC as described above, not only the load of the task to which the program is assigned increases, but also the load of the entire system increases accordingly. As a result, the timing of communication between the CPU unit, the input unit, and the output unit and the operation timing of the program operated by another task are changed, and there is a concern that the operation of the apparatus may be adversely affected. .
  • An object of the present invention is to enable a control device to continue a state where the operation of the device is stable even if a program is corrected.
  • the control device is a device that periodically and repeatedly executes at least two types of tasks.
  • the control device has a storage unit and a task control unit.
  • the storage unit stores a fixed time that is set longer than the actual execution time of at least one type of task among at least two types of tasks.
  • the task control unit executes at least two types of tasks, and executes at least one type of task by applying a fixed time.
  • the fixed time is applied when the task control unit executes at least one type of task. Therefore, even if the task processing is changed after the initial setting, the actual execution time of the task does not exceed the fixed time. Therefore, one task whose processing has been changed does not affect the execution timing of the other task. As a result, even if the process assigned to the task is changed, the operation of the control device is stable.
  • At least two types of tasks may have different execution cycles.
  • the other task is executed.
  • the task for which the fixing time is set ends at a fixed time, and thus does not affect the task to be executed later.
  • the task control unit may store the actual execution time of the task in the storage unit.
  • the actual execution time is stored in the storage unit as real-time information. Therefore, for example, the user can read and confirm the above contents with another device or the like.
  • a control system includes the above-described control device and a fixed time setting device.
  • the fixed time setting device includes a reception unit and a setting unit.
  • the accepting unit can accept an input of a set execution time longer than the actual execution time of at least one type of task.
  • the setting unit sets the accepted setting execution time as a fixed time.
  • the setting unit sets the setting execution time received by the receiving unit as the fixed time when setting the task.
  • the immobilization time setting device further includes an acquisition unit and a display unit.
  • the acquisition unit acquires an actual execution time and an immobilization time of at least one type of task being executed in the control device from the control device.
  • the display unit displays an actual execution time and an immobilization time of the acquired at least one type of task.
  • the acquisition unit acquires the actual execution time and fixed time of the task, and the display unit displays these contents. Thereby, the user can know the relationship between the actual execution time of the task and the fixed time in real time using the fixed time setting device.
  • a control device is a control device that repeatedly executes a task.
  • the control device includes a storage unit and a task control unit.
  • the storage unit stores a fixed time that is set longer than the actual execution time of the process as the execution time of at least one type of process assigned to the task.
  • the task control unit executes a task and executes at least one type of processing by applying a fixed time.
  • the task control unit executes a task
  • the fixed time is applied to at least one type of processing. Therefore, even if a change is made after the initial setting, the actual execution time of the process does not exceed the fixed time. Therefore, the task including the changed process does not affect the execution timing of other tasks. As a result, even if the processing is changed, the operation of the control device is stable.
  • the at least one type of processing may be execution of a program part.
  • the at least one type of processing may be one or both of external data input processing and output processing.
  • the task control unit may store the actual execution time of the process in the storage unit.
  • the actual execution time is stored in the storage unit as real-time information. Therefore, for example, the user can read and confirm the above contents with another device or the like.
  • a control system includes the above-described control device and a fixed time setting device.
  • the fixed time setting device includes a reception unit and a setting unit.
  • the receiving unit can receive an input of a set execution time longer than the actual execution time of at least one type of process.
  • the setting unit sets the accepted setting execution time as a fixed time.
  • the fixed time setting device based on the setting execution time received by the reception unit, the fixed time is set when the setting unit sets processing. Thereby, the fixed time of the task is set.
  • the immobilization time setting device further includes an acquisition unit and a display unit.
  • the acquisition unit acquires an actual execution time and an immobilization time of at least one type of process being executed in the control device from the control device.
  • the display unit displays an actual execution time and an immobilization time of the acquired at least one type of process.
  • the acquisition unit acquires the actual execution time and fixed time of the process, and the display unit displays the contents. Thereby, the user can know the relationship between the actual execution time of the process and the fixed time in real time using the fixed time setting device.
  • the execution time of the process assigned to the task or task is set to a fixed time longer than the actual execution time, the operation of the control device even if the process is corrected Is stable.
  • the block diagram which shows the whole structure of a control system The block diagram which shows the structure of a control apparatus and a development assistance apparatus.
  • the timing chart which shows the timing of task execution The timing chart which shows the timing of the task execution in the case different from embodiment of this invention.
  • the flowchart for demonstrating the control which acquires the actual execution time of a task.
  • the task timing chart in the modification of 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the control system.
  • the control system 100 includes a PLC system 1 and a development support device 3.
  • the PLC system 1 inputs a signal from a signal input unit 5 configured by, for example, a sensor or a switch.
  • the PLC system 1 calculates the output signal which controls the control object apparatus 7, using the input signal from the signal input part 5 as needed, and running a program.
  • the development support device 3 realizes various functions for creating a user program (described later) executed in the control device 11.
  • the number of development support apparatuses 3 that can be connected to the PLC system 1 is not limited to one.
  • any number of development support apparatuses 3 can be connected as long as the number of addresses that can be allocated to the development support apparatus 3 permits.
  • the PLC system 1 includes a control device 11, an input unit 13, an output unit 15, and a power supply unit 17.
  • the control device 11 is a CPU unit of a programmable logic controller (Programmable Logic Controller, PLC).
  • PLC Programmable Logic Controller
  • a predetermined task is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • a task is a unit that is assigned and executed by a POU.
  • an I / O refresh process for updating an input variable based on an input signal from the input unit 13 and an output signal to be output to the output unit 15 based on an output variable, a user program, and / or And a process that executes a system program.
  • Some tasks further include other processing such as motion control processing.
  • the input unit 13 inputs an input signal from the signal input unit 5 such as a sensor or a switch, and outputs the input signal to the control device 11.
  • an input unit corresponding to the type of signal input from the signal input unit 5 can be used.
  • the signal input unit 5 is configured by a thermocouple that measures temperature
  • an input unit that uses a voltage generated in the thermocouple as an input signal can be used as the input unit 13.
  • the signal input unit 5 is configured by an electrical switch
  • an input unit that uses the ON / OFF state of the switch as an input signal can be used as the input unit 13.
  • the output unit 15 outputs the output signal to the corresponding control target device 7.
  • the control apparatus 11 can control the control object apparatus 7.
  • an output unit corresponding to the type of output signal can be used.
  • the control target device 7 is a motor and performs position control of the motor
  • an output unit having a motion controller function can be used.
  • an output unit that outputs a signal for controlling a relay that controls the electric furnace for example, a signal for controlling an ON / OFF duty ratio
  • the power supply unit 17 supplies power to the control device 11, the input unit 13, and the output unit 15.
  • the PLC system 1 may be a system in which all of the above-described components are incorporated in one housing, or each component is incorporated in an individual housing and connected to the components to form a PLC system. Also good.
  • the PLC system 1 can connect a desired number of desired control target devices and signal input units.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the control device and the development support device.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating functions and data arrangement of the control device and the development support device.
  • the control device 11 has a CPU 111, a RAM 113, a ROM 115, and a communication interface 117.
  • the communication interface 117 is connected to the development support apparatus 3 and is used for the control apparatus 11 to communicate with the development support apparatus 3.
  • a system program 115a is installed in the ROM 115, and the CPU 111 is configured to control the operation of the control device 11 by executing the system program 115a.
  • the system program 115a executes a program for executing a process for fetching a signal input to the input unit 13 into the RAM 113, and a process for sending the calculation result calculated by the CPU 111 and further stored in the RAM 113 to the output unit 15. A program to do so is included.
  • the RAM 113 stores a user program 41 as shown in FIG.
  • the user program 41 is configured by combining a plurality of POUs.
  • the POU is a unit of the user program execution model in IEC 61131-3.
  • the POU includes a program, a function, and a function block. Functions and function blocks can be reused. That is, functions and function blocks can be shared by a plurality of user programs.
  • a function is a function that outputs a constant output value corresponding to a predetermined input value when a predetermined input value is input, and the function block has an internal state so that an output value corresponding to the input value can be obtained. Is a function that is not constant.
  • the RAM 113 stores a task control program 43 as shown in FIG.
  • the task control program 43 controls task execution based on the task setting data 45.
  • the task control program 43 can change the contents of the task setting data 45 described below.
  • the RAM 113 stores task setting data 45 for designating a task to be executed in the control device 11 as shown in FIG.
  • the task setting data 45 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a table showing the contents of the task setting data.
  • the task setting data 45 describes the name, priority, execution cycle, fixed execution time (described later) of each task, and the name of the program assigned to the task. As an example, a task with a low priority value is preferentially executed.
  • the control device 11 employs a control cycle having a preset time interval (for example, 1 ms) as a common cycle for the entire process.
  • the task A is executed with priority over the task B and is executed at a cycle of 1 ms.
  • the task A has one control cycle (1 ms time interval) as an execution cycle.
  • a task P is assigned a program P1, a program P2, and a program P3 as POUs.
  • the task A includes a function block FB1 used in the program 1.
  • Task B is executed at a cycle of 2ms. That is, the task B has two control cycles (2 ms time interval) as the execution cycle. Further, the cycle of task B is set to an integral multiple (2 times) of the cycle of task A. Task B is assigned program 4 and program 5 as POUs. The task B includes a function block FB2 used in the program 4.
  • the control device 11 is configured to be able to update the user program. That is, the control device 11 is configured to be able to perform online editing. Note that online editing means changing or adding a part of the user program 41 using the development support device 3 without stopping the operation (execution of the task) of the control device 11.
  • the control device 11 first receives the user program 41 uploaded from the development support device 3 through the communication interface 117. Thereafter, the control device 11 updates the user program 41 between the completion of the plurality of tasks being executed and the execution of the plurality of tasks again. That is, for example, after receiving the POU (for example, function block) of the user program by the communication interface 117, the control device 11 replaces the POU of the user program with the received POU.
  • the POU for example, function block
  • the development support apparatus 3 includes a CPU 31, a storage unit 33, a communication interface 35, an input unit 37, and a display unit 39.
  • the storage unit 33 stores a development support program 33a.
  • the functions of the development support apparatus 3 are realized by executing a development support program 33a in the CPU 31.
  • the input unit 37 is input means such as a keyboard, a mouse, and a touch panel.
  • the display unit 39 is a display unit including a display using an LCD or an organic EL.
  • the display unit 39 can display input contents and processing contents.
  • the input unit 37 can input task setting data and a user program as a source program.
  • the communication interface 35 is an interface for downloading a task control program, a task setting instruction, and a user program stored in the storage unit 33 of the development support device 3 to the control device 11.
  • the function of the development support program 3a (FIG. 2) of the development support apparatus 3 will be described with reference to FIG.
  • the development support program 3 a includes a task setting data generation unit 63 and a program generation unit 65.
  • the task setting data generation unit 63 generates task setting data 45 based on the task setting data input from the input unit 37.
  • the program generation unit 65 compiles the source program input from the input unit 37 and generates the user program 41.
  • the program generation unit 65 compiles the input source program user program and generates an object module user program 41.
  • the task setting data generation unit 63 generates task setting data 45 that can be used by the PLC 1, using the input task setting data.
  • the development support apparatus 3 downloads the user program 41 and task setting data 45 in the memory to the RAM 113 of the control apparatus 11.
  • FIG. 5 is a flowchart showing task setting control.
  • the following control operation is mainly executed by the task setting data generation unit 63 in accordance with an operation using the input unit 37.
  • the task configuration is designed.
  • the task configuration is designed based on the necessary input / output response performance of the control target device (step S1).
  • step S2 which device is to be I / O refreshed by which of the two tasks is determined.
  • a task to which each program is assigned is determined, and a program is assigned to the task (step S3).
  • a task fixing time is set (step S4).
  • the task fixing time is a time set longer than the actual execution time of the task as the fixed execution time of the task. That is, after the task is executed, a non-execution time that is a difference between the fixed time and the actual execution time is secured. Note that the immobilization time preferably exceeds the predicted maximum value of the actual execution time.
  • the task fixing time can be easily set by the user by displaying the task setting data 45 of FIG. 4 on the display unit 39.
  • the user inputs the task fixing time to the development support apparatus 3 via the input unit 37, and then the task setting data generation unit 63 stores the task fixing time stored in the storage unit 33. Is used to update the task setting data 45. As described above, the task setting data generation unit 63 sets the task fixing time.
  • the fixed time of the task is basically constant unless a change described later is performed.
  • the input unit 37 and the storage unit 33 function as a receiving unit that can receive an input of a set execution time longer than the actual execution time of the task.
  • the task setting data generation unit 63 functions as a setting unit that sets the accepted setting execution time as a fixed time when setting a task. Further, as will be described later, the task setting data generation unit 63 can change the task fixing time during the execution of the user program 41 in the control device 11. Finally, other settings are made (step S5).
  • the immobilization time will be further described with reference to FIG.
  • a fixed time is set for task A, but not set for task B.
  • the fixing time of task A is 550 ⁇ s.
  • the immobilization time is preferably set longer than the actual execution time of the program in task A.
  • FIG. 6 is a timing chart showing the task execution timing.
  • the control device 11 when the power is turned on, predetermined initial processing is executed.
  • the execution cycle of tasks A and B is started simultaneously with the control cycle.
  • Task A is executed at a cycle of 1 ms
  • task B is executed at a cycle of 2 ms.
  • the number of task types is not limited.
  • the task A is a task for which a fixed time is set as an execution time, and the fixed time is applied at the time of execution.
  • Task B is a task for which no fixed time is set as the execution time.
  • the task control program 43 uses the task setting data 45 stored in the RAM 113 when executing the task A and the task B.
  • processing of task A having the highest priority is started.
  • task B since task B has a lower priority than task A, task B enters a standby state without starting actual processing.
  • program P1, program P2, and program P3 assigned to task A are executed.
  • the processing of task A is completed, the processing of task B is started. That is, the program P4 and program P5 assigned to the task B are executed.
  • the task control program 43 When executing the task A, the task control program 43 applies the fixing time described in the task setting data 45 as the execution time.
  • the fixed time of task A is set longer than the time when the program assigned to task A is actually executed (time when the actual code is executed).
  • a non-execution time S is secured between the end of processing and the start of the program assigned to task B.
  • the non-execution time S is a time reserved for dealing with a change, that is, a future correction / expansion.
  • the fixing time of task A is 550 ⁇ s and the actual execution time of task A is 500 ⁇ s
  • the non-execution time S is 50 ⁇ s. In the non-execution time S, it is preferable that no processing is performed.
  • an empty loop is processed or program execution is paused.
  • processing that occurs as external communication or an event which is processing that does not affect the execution order of tasks and programs, may be executed.
  • the fixed time is set for the task A, even if the execution time of the process assigned to the task A is corrected, the actual execution time does not exceed the fixed time. That is, the change in the processing of task A does not affect the execution of task B. More specifically, even if the actual execution time of task A becomes longer, the start timing of task B does not change, so that task B can be executed correctly as set.
  • FIGS. 7 and 8 are timing charts showing the task execution timing when different from the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining control for acquiring the actual execution time of a task.
  • the following control operations are mainly executed by the task control program 43.
  • the task control program 43 acquires the start time of task A from a timer (not shown) (step S12).
  • step S13 the task control program 43 waits for the execution of the task A to end (step S13).
  • the task control program 43 acquires the execution end time of task A from a timer (not shown) (step S14). Next, the task control program 43 calculates the actual execution time of task A (step S15).
  • the task control program 43 calculates the difference between the immobilization time and the actual execution time (step S16).
  • the task control program 43 stores the actual execution time of the task A and the difference in the RAM 113 (step S17). Note that the task control program 43 may store only the actual execution time of the task A in the RAM 113. Thus, every time task A is executed, the actual execution time is stored in the RAM 113 as real-time information. Finally, when the time of difference elapses and the fixing time ends (Yes in step S17), the task control program 43 returns the process to step S11.
  • the development support apparatus 3 acquires the actual execution time, the fixed time, and the difference of the task A from the control apparatus 11 periodically or according to an instruction from the user. More specifically, the task setting data generation unit 63 requests the control device 11 for the actual execution time, fixed time, and difference of the task stored in the RAM 113 of the control device 11, and as a result, from the control device 11. Receives the actual execution time, fixed time, and difference of the task that is sent. The task setting data generation unit 63 stores the data in the storage unit 33. As a result, the display unit 39 of the development support apparatus 3 can display the table 52 of FIG. FIG. 10 is a table showing the relationship between the actual execution time of task A and the fixed time. FIG.
  • the 10 shows an execution time (minimum), an execution time (maximum), a fixed time, and a difference.
  • the difference is a difference between the immobilization time and the execution time (maximum).
  • the user can know in real time the relationship between the actual execution time of task A and the immobilization time.
  • the ratio of the execution time (maximum) to the fixed time may be displayed. Either one or both of the difference and the ratio may be used.
  • the task setting data generation unit 63 of the development support device 3 functions as an acquisition unit that acquires the actual execution time and the fixed time of the task A being executed in the control device 11 from the control device 11. ing.
  • the calculation of the difference between the immobilization time and the actual execution time is performed by the control device 11, but may be performed by the development support device 3.
  • the user inputs changes from the input unit 37 to the development support apparatus 3 while viewing the table 52 of FIG. 10 displayed on the display unit 39 of the development support apparatus 3.
  • the execution time (maximum) is compared with the immobilization time, and if the difference is judged to be sufficient, the immobilization time is changed to be shortened, and if the difference is judged to be insufficient, the immobilization time is increased.
  • the task setting data generation unit 63 of the development support apparatus 3 corrects the task setting data 45 and transmits the correction contents to the control apparatus 11.
  • the task control program 43 of the control device 11 changes the task setting data 45.
  • the value of the fixed time of task A in the task setting data 45 in FIG. 4 is changed.
  • the task setting data generation unit 63 functions as a setting unit that changes the task fixing time during the execution of the user program 41.
  • the fixed time after the change is applied to the task A that is started after the value of the fixed time is changed.
  • the relationship (specifically, difference or ratio) between the actual execution time of the task and the fixing time is determined. Then, based on the determination result, the task setting data generation unit 63 of the development support apparatus 3 can reset the immobilization time.
  • the fixed time is set only for task A.
  • the fixed time may be set only for task B, or the fixed time is set for both task A and task B. Also good.
  • the above embodiment has an effect of suppressing the influence due to the configuration change in the flexible PLC in which the input unit and the output unit increase or decrease.
  • a task is selected as a target for setting a fixed time, but the present invention is not limited to such an embodiment.
  • the fixed time may be applied to the execution time of various processes (for example, program, I / O refresh) assigned to the task.
  • FIG. 11 is a task timing chart in the second embodiment.
  • the configuration of the control system 100 of the first embodiment is assumed.
  • no fixed time is set for a task.
  • a user program UPG1 assigned to task A is composed of a program P1 that is a POU, a program P2 that is a POU, and a program P3 that is a POU.
  • the actual execution time of the program P2 is 150 ⁇ s
  • the immobilization time is set to 200 ⁇ s.
  • a non-execution time S (in this case, 50 ⁇ s) is secured before the program P3 starts executing.
  • the actual execution time does not exceed the fixed time, so the execution time of the task A does not increase, and further, the execution of the task B is not affected.
  • the change of the program P1 does not affect the execution time of the task A.
  • the change in the processing of task A does not affect the execution of task B. More specifically, even if the actual execution time of task A becomes longer, the start timing of task B does not change, so that task B can be executed correctly as set.
  • the immobilization time is set only for the program P2
  • the immobilization time may also be set for the program P1 and the program P3.
  • FIG. 12 is a diagram showing the structure of the POU.
  • immobilization time information 73 is embedded.
  • the CPU 111 of the control device 11 reads the fixed time information 73 of the POU_A 71 and executes the PUPOU_A 71 based on the fixed time setting.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the structure of the POU.
  • POU_B75 does not have immobilization time information embedded therein. Instead, the fixed time information of POU_B75 is described in the table 77. In this case, the CPU 111 of the control device 11 reads out the fixed time information in the table 77 and executes PUPOU_A 71 based on the setting of the fixed time.
  • a function block consists of a definition and an instance.
  • An instance is a variable and has a plurality of attributes (for example, a constant and an initial value). Therefore, in this embodiment, the fixed time of the definition can be changed on the user side of the library by setting the fixed time as a variable attribute.
  • a variable table including variable names, types, and fixed time settings is used.
  • the CPU 111 of the control device 11 fixes the execution time of the function block by prioritizing the attribute of the instance rather than setting the definition.
  • the setting value of the instance may be overwritten with the setting value of the definition.
  • the above POU fixed time setting is executed when the program generation unit 65 of the development support apparatus 3 creates the user program 41. If the variable attribute can be rewritten by the online editing function (described above) by the development support apparatus 3, the POU immobilization time of the user program 41 can be changed during the operation of the control apparatus 11.
  • the POU fixed time setting is changed by uploading the user program 41 from the development support apparatus 3 during normal operation.
  • the fixed time after the change is applied to the execution of the POU.
  • FIG. 14 is a task timing chart according to a modification of the second embodiment.
  • a fixed time is set for the task A I / refresh.
  • a fixed time may be set for the entire I / O refresh, or a fixed time may be set for one of the input data processing and the output data processing.
  • the setting condition, the setting method, and the effect of the setting are the same as in the above embodiment.
  • a fixed time is set for a task.
  • a fixed time is set for a process assigned to a task. However, both settings may be performed.
  • FIG. 15 is a table showing the contents of the task setting data in the third embodiment.
  • the configuration of the control system 100 of the first embodiment is assumed, and the function of the first embodiment (task fixing time setting) and the function of the second embodiment (fixing of processes assigned to tasks) are fixed. Both the control time setting) is realized by the control device 11 and the development support device 3.
  • a table 54 shown in FIG. 15 is displayed on the display unit 39 of the development support apparatus 3.
  • a fixed time is set for the primary task
  • a fixed time is set for the function block FBI1 of the program P1 and the function block FBI3 of the program P2.
  • the user can confirm the relationship between the execution time (maximum) changing according to the actual operation and the fixing time by looking at the display unit 39 of the development support apparatus 3. Further, the user can change the fixing time of the primary task and the fixing time of the function block FBI1 of the program P1 and the function block FBI3 of the program P2 by operating the input unit 37 of the development support apparatus 3. As described above, since the fixing time is changed during the execution of the task, the setting of the fixing time can be easily optimized.
  • the present invention can be widely applied to control devices and control systems.
  • PLC system 3 Development support device 5: Signal input unit 7: Control target device 11: Control device 13: Input unit 15: Output unit 17: Power supply unit 31: CPU 33: storage unit 33a: development support program 35: communication interface 37: input unit 39: display unit 41: user program 43: task control program 45: task setting data 63: task setting data generation unit 65: program generation unit 71: POU_A 73: Immobilization time information 75: POU_B 79: Immobilization time information 100: Control system 111: CPU 113: RAM 115: ROM 115a: System program 117: Communication interface

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Abstract

制御装置において、プログラムの修正が生じても装置の動作が安定している状態を続けられるようにする。制御装置（１１）は、タスクＡ，タスクＢを周期的に繰り返し実行する装置である。制御装置（１１）は、ＲＡＭ（１１３）と、タスク制御プログラム（４３）とを有している。ＲＡＭ（１１３）には、タスクＡの実行時間としてタスクＡの実際の実行時間より長く設定された固定化時間が格納されている。タスク制御プログラム（４３）は、タスクＡ，タスクＢを実行するものであり、固定化時間を適用してタスクＡを実行する。

Description

制御装置及び制御システム
　本発明は、制御装置及び制御システムに関する。
　従来、工場の生産ラインに設置される産業用機械などを制御するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：プログラマブル・ロジック・コントローラ）が知られている。
　ＰＬＣは、ＰＬＣを制御するＣＰＵユニットと、センサからの信号が入力される入力ユニットと、産業用機械などに制御信号を出力する出力ユニットとを備えている。ＣＰＵユニットは、ユーザプログラムを記憶するメモリを有する。このユーザプログラムは、ＣＰＵユニットに接続されるツール装置により編集可能に構成されている。
　ＰＬＣでは、入力ユニットに入力された信号をＣＰＵユニットのメモリに取り込む処理と、ユーザプログラムを実行する処理と、ユーザプログラムの実行結果（演算結果）をメモリに書き込んで出力ユニットに送り出す処理と、ツール装置との間でデータの送受信を行うなどの周辺処理とが繰り返し行われる。これにより、ＰＬＣは、センサからの入力に基づいて産業用機械などを制御する。
　また、従来では、パーソナルコンピュータの高度なソフトウェア機能と、ＰＬＣの信頼性とを備えるＰＡＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：プログラマブルオートメーションコントローラ）も知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１のＰＡＣは、時分割により複数のタスクを並行して実行するとともに、各タスクを各タスクに応じた周期で実行するように構成されている。すなわち、このＰＡＣでは、マルチタスクで処理が行われる。なお、タスクには、各タスクに応じたユーザプログラムの実行が割り当てられている。
特開２０１２－１９４６８１号公報
　一般に、ＰＬＣで用いられるプログラムは、不具合の修正及び装置のバージョンアップに伴い、修正（バージョンアップ）が行われる。そして、プログラムの修正に起因してプログラムのコード量が増えるので、修正前に比べて修正後のプログラムの実行単位の実行時間（例えば、タスクの実行時間）が延びてしまう。
　その場合、前述のようなＰＬＣにおいては、当該プログラムが割り当てられたタスクの負荷が増大するのみならず、それに伴いシステム全体の負荷も増大する。以上の結果、ＣＰＵユニットと入力ユニット及び出力ユニットとの通信のタイミング及び他のタスクで動作させているプログラムの動作タイミングが変更されてしまい、それにより装置の動作に悪影響が生じることが心配される。
　本発明の課題は、制御装置において、プログラムの修正が生じても装置の動作が安定している状態を続けられるようにすることにある。
　以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
　本発明の一見地に係る制御装置は、少なくとも２種類のタスクを周期的に繰り返し実行する装置である。制御装置は、格納部と、タスク制御部とを有している。格納部には、少なくとも２種類のタスクのうち少なくとも１種類のタスクの実行時間として当該タスクの実際の実行時間より長く設定された固定化時間が格納されている。タスク制御部は、少なくとも２種類のタスクを実行するものであり、固定化時間を適用して少なくとも１種類のタスクを実行する。
　この装置では、タスク制御部が少なくとも１種類のタスクを実行する際には、固定化時間を適用する。したがって、最初の設定後にタスクの処理が変更されても、タスクの実際の実行時間が固定化時間を超えることはない。したがって、処理が変更された一方のタスクが他方のタスクの実行タイミングに影響を与えない。この結果、タスクに割り付けられた処理が変更されたとしても、制御装置の動作が安定している。
　少なくとも２種類のタスクは互いに異なる実行周期を有していてもよい。
　この装置では、一方のタスク実行された後に他方のタスクが実行される。この場合、固定化時間が設定されたタスクは決まった時間に終了するので、後に実行されるタスクに影響を与えない。
　タスク制御部は、少なくとも１種類のタスクを実行する毎に、当該タスクの実際の実行時間を格納部に格納してもよい。
　この装置では、タスクが実行される毎に、実際の実行時間がリアルタイムの情報として格納部に格納される。したがって、例えばユーザが上記の内容を他の装置等で読み出して、確認することができる。
　本発明の他の見地に係る制御システムは、上記の制御装置と、固定化時間設定装置とを有している。固定化時間設定装置は、受付部と、設定部とを有する。受付部は、少なくとも１種類のタスクの実際の実行時間より長い設定実行時間の入力を受け付け可能である。設定部は、当該タスクを設定するときに、受け付けられた設定実行時間を固定化時間として設定する。
　このシステムでは、固定化時間設定装置において、設定部が、受付部が受け付けた設定実行時間をタスクを設定するときに固定化時間として設定する。
　固定化時間設定装置は、取得部と、表示部とをさらに有している。取得部は、制御装置において実行されている少なくとも１種類のタスクの実際の実行時間及び固定化時間を、制御装置から取得する。表示部は、取得された少なくとも１種類のタスクの実際の実行時間及び固定化時間を表示する。
　このシステムでは、固定化時間設定装置において、取得部がタスクの実際の実行時間及び固定化時間を取得し、表示部がそれら内容を表示する。これにより、ユーザは、固定化時間設定装置を用いて、タスクの実際の実行時間と固定化時間との関係をリアルタイムで知ることができる。
　本発明のさらに他の見地に係る制御装置は、タスクを繰り返し実行する制御装置である。制御装置は、格納部と、タスク制御部とを備えている。格納部には、タスクに割り付けられる少なくとも１種類の処理の実行時間として当該処理の実際の実行時間より長く設定された固定化時間が格納されている。タスク制御部は、タスクを実行するものであり、固定化時間を適用して少なくとも１種類の処理を実行する。
　この装置では、タスク制御部がタスクを実行する際には、少なくとも１種類の処理に固定化時間を適用する。したがって、最初の設定後に変更が行われても、処理の実際の実行時間が固定化時間を超えることはない。したがって、変更された処理が含まれるタスクが他のタスクの実行タイミングに影響を与えない。この結果、処理が変更されたとしても、制御装置の動作が安定している。
　少なくとも１種類の処理は、プログラム部品の実行であってもよい。
　少なくとも１種類の処理は、外部データの入力処理及び出力処理の一方又は両方であってもよい。
　タスク制御部は、少なくとも１種類の処理の実行毎に、当該処理の実際の実行時間を格納部に格納してもよい。
　この装置では、処理が実行される毎に、実際の実行時間がリアルタイムの情報として格納部に格納される。したがって、例えばユーザが上記の内容を他の装置等で読み出して、確認することができる。
　本発明のさらに他の見地に係る制御システムは、上記の制御装置と、固定化時間設定装置とを備えている。固定化時間設定装置は、受付部と、設定部とを有する。受付部は、少なくとも１種類の処理の実際の実行時間より長い設定実行時間の入力を受け付け可能である。設定部は、当該処理を設定するときに、受け付けられた設定実行時間を固定化時間として設定する。
　このシステムでは、固定化時間設定装置において、受付部が受け付けた設定実行時間に基づいて、設定部が処理を設定するときに固定化時間として設定する。これにより、タスクの固定時間が設定される。
　固定化時間設定装置は、取得部と、表示部とをさらに有している。取得部は、制御装置において実行されている少なくとも１種類の処理の実際の実行時間及び固定化時間を、制御装置から取得する。表示部は、取得された少なくとも１種類の処理の実際の実行時間及び固定化時間を表示する。
　このシステムでは、固定化時間設定装置において、取得部が処理の実際の実行時間及び固定化時間を取得し、表示部がそれら内容を表示する。これにより、ユーザは、固定化時間設定装置を用いて、処理の実際の実行時間と固定化時間との関係をリアルタイムで知ることができる。
　本発明に係る制御装置及び制御システムでは、タスク又はタスクに割り付けられた処理の実行時間が実際の実行時間より長い固定化時間に設定されているので、処理の修正が生じても制御装置の動作が安定している。
制御システムの全体構成を示すブロック図。 制御装置及び開発支援装置の構成を示すブロック図。 制御装置及び開発支援装置の機能及びデータの配置を示すブロック図。 タスク設定データの内容を示す表。 タスク設定制御を示すフローチャート。 タスク実行のタイミングを示すタイミングチャート。 本発明の実施形態とは異なる場合のタスク実行のタイミングを示すタイミングチャート。 本発明の実施形態とは異なる場合のタスク実行のタイミングを示すタイミングチャート。 タスクの実際の実行時間を取得する制御を説明するためのフローチャート。 タスクの実際の実行時間と固定化時間の関係を示す表。 第２実施形態におけるタスクのタイミングチャート。 ＰＯＵの構造を示す図。 ＰＯＵの構造を示す図。 第２実施形態の変形例におけるタスクのタイミングチャート。 第３実施形態におけるタスク設定データの内容を示す表。
１．第１実施形態
（１）制御システムの全体構成
　まず、第１実施形態に係る制御システムの全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、制御システムの全体構成を示すブロック図である。制御システム１００は、ＰＬＣシステム１と開発支援装置３とを備える。
　ＰＬＣシステム１は、例えば、センサ又はスイッチにより構成される信号入力部５から信号を入力する。また、ＰＬＣシステム１は、信号入力部５からの入力信号を必要に応じて用いプログラムを実行して、制御対象機器７を制御する出力信号を算出する。
　開発支援装置３は、制御装置１１において実行されるユーザプログラム（後述）を作成するための各種機能を実現する。また、ＰＬＣシステム１に接続可能な開発支援装置３の数は１に限られず、例えば、開発支援装置３に割当可能なアドレス数などが許す限り、任意の数の開発支援装置３を接続できる。
（２）ＰＬＣシステムの構成
　次に、ＰＬＣシステム１の詳細な構成について図１を用いて説明する。ＰＬＣシステム１は、制御装置１１と、入力ユニット１３と、出力ユニット１５と、電源ユニット１７と、を有する。
　制御装置１１は、プログラマブル・ロジック・コントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＰＬＣ）のＣＰＵユニットである。
　制御装置１１においては、所定のタスクが所定の周期にて繰り返し実行される。タスクは、ＰＯＵが割り当てられて実行される単位である。タスクの一例としては、入力ユニット１３からの入力信号に基づいて入力変数を更新し、出力変数に基づいて出力ユニット１５へ出力する出力信号を更新するＩ／Ｏリフレッシュ処理と、ユーザプログラム及び／又はシステムプログラムを実行する処理とを含むものがある。なお、タスクには、モーションコントロール処理などの他の処理がさらに含まれたものもある。
　入力ユニット１３は、センサ又はスイッチといった信号入力部５から入力信号を入力し、制御装置１１に当該入力信号を出力する。入力ユニット１３としては、信号入力部５から入力される信号種類に応じた入力ユニットを使用できる。具体的には、例えば、信号入力部５が温度を測定する熱電対により構成されている場合には、熱電対において発生する電圧を入力信号とする入力ユニットを入力ユニット１３として用いることができる。また、例えば、信号入力部５が電気スイッチにより構成されている場合には、当該スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を入力信号とする入力ユニットを入力ユニット１３として用いることができる。
　出力ユニット１５は、出力信号を対応する制御対象機器７に出力する。これにより、制御装置１１は制御対象機器７を制御できる。出力ユニット１５としては、出力信号の種類に応じた出力ユニットを使用できる。例えば、制御対象機器７がモータであり、モータの位置制御などを行う場合には、モーションコントローラ機能を有した出力ユニットを用いることができる。また、例えば、制御対象機器７が電気炉である場合には、電気炉を制御するリレーを制御する信号（例えば、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御する信号）を出力する出力ユニットを用いることができる。
　電源ユニット１７は、制御装置１１、入力ユニット１３、及び出力ユニット１５に電力を供給する。
　なお、ＰＬＣシステム１は、上記の構成要素の全てを１の筐体内に組み込んだシステムであってもよいし、各構成要素を個別の筐体に組み込んで当該構成要素を接続してＰＬＣシステムとしてもよい。特に、入力ユニット１３及び出力ユニット１５を個別の構成要素とすることにより、ＰＬＣシステム１は、所望する制御対象機器及び信号入力部を所望の数接続できる。
（３）制御装置の構成
　次に、制御装置１１の構成の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、制御装置及び開発支援装置の構成を示すブロック図である。図３は、制御装置及び開発支援装置の機能及びデータの配置を示すブロック図である。
　図２において、制御装置１１は、ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１３と、ＲＯＭ１１５と、通信インターフェース１１７とを有している。通信インターフェース１１７は、開発支援装置３に接続されており、制御装置１１が開発支援装置３と通信するのに用いられる。
　制御装置１１では、システムプログラム１１５ａがＲＯＭ１１５にインストールされており、ＣＰＵ１１１は、システムプログラム１１５ａを実行することで、制御装置１１の動作を制御するように構成されている。なお、システムプログラム１１５ａには、入力ユニット１３に入力された信号をＲＡＭ１１３に取り込む処理を実行するためのプログラムや、ＣＰＵ１１１によって演算されさらにＲＡＭ１１３に格納された演算結果を出力ユニット１５に送り出す処理を実行するためのプログラムなどが含まれている。
　ＲＡＭ１１３には、図３に示すように、ユーザプログラム４１が格納されている。ユーザプログラム４１は、複数のＰＯＵが組み合わされて構成されている。
　ＰＯＵは、ＩＥＣ６１１３１－３におけるユーザプログラムの実行モデルの単位である。ＰＯＵは、プログラムと、ファンクションと、ファンクションブロックとを含んでいる。ファンクションおよびファンクションブロックは、再利用することが可能である。すなわち、ファンクションおよびファンクションブロックは、複数のユーザプログラムで共用することが可能である。なお、ファンクションは、所定の入力値が入力された場合に、所定の入力値に対応する一定の出力値を出力する関数であり、ファンクションブロックは、内部状態を持てることにより、入力値に対する出力値が一定ではない関数である。
　また、ＲＡＭ１１３には、図３に示すように、タスク制御プログラム４３が格納されている。タスク制御プログラム４３は、タスク設定データ４５に基づいて、タスクの実行を制御するものである。なお、タスク制御プログラム４３は、次に述べるタスク設定データ４５の内容を変更することができる。
　また、ＲＡＭ１１３には、図３に示すように、制御装置１１において実行されるタスクを指定するためのタスク設定データ４５が記憶されている。
　図４を用いて、タスク設定データ４５を説明する。図４は、タスク設定データの内容を示す表である。タスク設定データ４５には、各タスクの名称、優先度と、実行周期と、固定実行時間（後述）と、タスクに割り付けられたプログラムの名称と、が記載されている。
　なお、タスクは、一例として、優先度の値が小さいタスクが優先的に実行される。また、制御装置１１では、予め設定された時間間隔（たとえば、１ｍｓ）の制御サイクルを処理全体の共通サイクルとして採用している。
　図４の例では、タスクＡは、タスクＢよりも優先的に実行されるとともに、１ｍｓの周期で実行される。すなわち、タスクＡは、１回分の制御サイクル（１ｍｓの時間間隔）を実行サイクルとしている。また、タスクＡには、ＰＯＵとしてのプログラムＰ１、プログラムＰ２、プログラムＰ３が割り付けられている。また、タスクＡには、プログラム１で利用されるファンクションブロックＦＢ１が含まれている。
　タスクＢは、２ｍｓの周期で実行される。すなわち、タスクＢは、２回分の制御サイクル（２ｍｓの時間間隔）を実行サイクルとしている。また、タスクＢの周期は、タスクＡの周期の整数倍（２倍）に設定されている。また、タスクＢは、ＰＯＵとしてのプログラム４、プログラム５が割り付けられている。また、タスクＢには、プログラム４で利用されるファンクションブロックＦＢ２が含まれている。
　制御装置１１は、ユーザプログラムの更新を行うことが可能なように構成されている。すなわち、制御装置１１は、オンラインエディットを行うことが可能なように構成されている。なお、オンラインエディットとは、制御装置１１の運転（タスクの実行）を停止させることなく、開発支援装置３を用いてユーザプログラム４１の一部を変更・追加することをいう。
　オンラインエディット中には、制御装置１１は、最初に、開発支援装置３からアップロードされたユーザプログラム４１を通信インターフェース１１７により受信する。その後、制御装置１１は、実行されている複数のタスクが完了してから複数のタスクが再び実行されるまでの間に、ユーザプログラム４１を更新する。つまり、制御装置１１は、例えば、ユーザプログラムのＰＯＵ（例えば、ファンクションブロック）を通信インターフェース１１７により受信した後、ユーザプログラムのＰＯＵを受信したＰＯＵに置き換える。
（４）開発支援装置の構成
　次に、開発支援装置３の構成の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。
　開発支援装置３は、図２に示すように、ＣＰＵ３１と、記憶部３３と、通信インターフェース３５と、入力部３７と、表示部３９とを有している。記憶部３３は、開発支援プログラム３３ａを格納している。開発支援装置３の機能は、ＣＰＵ３１において、開発支援プログラム３３ａを実行することにより実現されている。入力部３７は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力手段である。表示部３９は、ＬＣＤ、有機ＥＬを用いたディスプレイからなる表示手段である。
　表示部３９は入力内容および処理内容を表示できる。入力部３７は、タスク設定データ、及びソースプログラムとしてのユーザプログラムを入力できる。
　通信インターフェース３５は、開発支援装置３の記憶部３３に記憶されているタスク制御プログラム、タスク設定指示及びユーザプログラムを制御装置１１にダウンロードするためのインターフェースである。
　図３を用いて、開発支援装置３の開発支援プログラム３ａ（図２）の機能を説明する。開発支援プログラム３ａは、タスク設定データ生成部６３と、プログラム生成部６５とを有している。
　タスク設定データ生成部６３は、入力部３７から入力されたタスク設定データを基にして、タスク設定データ４５を生成する。
　プログラム生成部６５は、入力部３７から入力されたソースプログラムをコンパイルし、ユーザプログラム４１を生成する。
　次に、入力部３７よりソースプログラムからなるユーザプログラムが入力されると、プログラム生成部６５が、入力されたソースプログラムのユーザプログラムをコンパイルし、オブジェクトモジュールのユーザプログラム４１を生成する。
　続いて、入力部３７からタスク設定データが入力されると、タスク設定データ生成部６３が、入力されたタスク設定データを用いてＰＬＣ１が利用可能なタスク設定データ４５を生成する。
　その後、開発支援装置３は、メモリ中のユーザプログラム４１及びタスク設定データ４５を、制御装置１１のＲＡＭ１１３にダウンロードする。
　図５を用いて、開発支援装置３におけるタスク設定すなわちタスク設定データ４５の作成を説明する。図５は、タスク設定制御を示すフローチャートである。なお、以下の制御動作は、主に、入力部３７を用いた操作に従って、タスク設定データ生成部６３が実行する。
　最初に、タスク構成の設計を行う。タスク構成の設計は、制御対象装置の必要な入出力応答性能に基づいて行われる（ステップＳ１）。
　次に、どのデバイスを２つのタスクのどちらでＩ／Ｏリフレッシュするかを決定する（ステップＳ２）。
　次に、各プログラムを割り付けるタスクを決定し、さらにタスクにプログラムを割り付けていく（ステップＳ３）。
　次に、タスクの固定化時間を設定する（ステップＳ４）。タスクの固定化時間とは、タスクの実際の実行時間より長い時間が、タスクの固定された実行時間として設定されたものである。つまり、タスクが実行された後に、固定時間と実際の実行時間との差分である非実行時間が確保される。なお、固定化時間は、予測される実際の実行時間の最大値を超えていることが好ましい。また、タスクの固定化時間の設定は、図４のタスク設定データ４５が表示部３９に表示されることにより、ユーザは設定を容易に行うことができる。より具体的には、ユーザは入力部３７を介してタスクの固定化時間を開発支援装置３に入力し、次にタスク設定データ生成部６３が記憶部３３に格納されているタスクの固定化時間を用いて、タスク設定データ４５を更新する。以上に述べたように、タスク設定データ生成部６３が、タスクの固定化時間を設定する。なお、タスクの固定時間とは、後述する変更が行われない限りは、基本的には一定である。
　以上に述べたように、開発支援装置３において、入力部３７及び記憶部３３が、タスクの実際の実行時間より長い設定実行時間の入力を受け付け可能な受付部として機能する。また、タスク設定データ生成部６３が、タスクを設定するときに、受け付けられた設定実行時間を固定化された固定化時間として設定する設定部として機能する。また、タスク設定データ生成部６３は、後述するように、制御装置１１においてユーザプログラム４１の実行中にタスクの固定化時間を変更可能である。
　最後に、その他の設定が行われる（ステップＳ５）。
　図４を用いて、固定化時間をさらに説明する。この実施形態では、タスクＡに固定化時間が設定されているが、タスクＢには設定されていない。タスクＡの固定化時間は具体的には５５０μｓである。固定化時間は、タスクＡにおけるプログラムの実際の実行時間より長く設定されていることが好ましい。
（５）制御動作
　図６を用いて、タスク実行動作を説明する。図６は、タスク実行のタイミングを示すタイミングチャートである。
　制御装置１１では、電源が投入されると、所定の初期処理が実行される。
　そして、制御サイクルと同時にタスクＡ、Ｂの実行サイクルが開始される。なお、タスクＡは１ｍｓの周期で実行され、タスクＢは２ｍｓの周期で実行される。このように、本実施形態では、実行周期が異なる２種類のタスクの例を用いる。ただし、タスクの種類の数は限定されない。
　また、この実施形態では、タスクＡは、実行時間として固定化時間が設定されており、実行の際には固定化時間が適用されるタスクである。タスクＢは、実行時間として固定化時間が設定されていないタスクである。
　以下の説明において、タスクＡ及びタスクＢを実行するのは、タスク制御プログラム４３は、タスクＡ及びタスクＢを実行する際には、ＲＡＭ１１３に格納されたタスク設定データ４５を利用する。
　具体的には、まず、最も優先度の高いタスクＡの処理が開始される。このとき、タスクＢは、タスクＡよりも優先度が低いことから、実際の処理が開始されることなく待機状態になる。
　そして、タスクＡに割り付けられたプログラムＰ１、プログラムＰ２、プログラムＰ３が実行される。タスクＡの処理が完了すると、タスクＢの処理が開始される。つまり、タスクＢに割り付けられたプログラムＰ４、プログラムＰ５が実行される。
　次に、タスクＡ、Ｂの実行サイクルが同時に開始されてから１ｍｓ経過すると、タスクＡの実行サイクルが経過することから、タスクＢに割り付けられたプログラムＰ５が中断され、タスクＡの実行が開始される。このとき、タスクＢは待機状態である。
　そして、タスクＡに割り付けられたプログラムＰ１、プログラムＰ２、プログラムＰ３１が実行されタスクＡの処理が完了すると、タスクＢにおいて中断されていたプログラムＰ５の処理が再開される。これにより、プログラムＰ５の残りが実行される。
　次に、タスクＡ、Ｂの実行サイクルが同時に開始されてから２ｍｓ、３ｍｓ経過すると、タスクＡの実行サイクルが経過することから、タスクＡの実行が開始される。
　そして、タスクＡ、Ｂの実行サイクルが同時に開始されてから２ｍｓ経過すると、タスクＡの実行サイクルが経過することから、タスクＡの実行が開始される。このとき、タスクＢの実行サイクルも経過することから、タスクＢは待機状態である。すなわち、タスクＡ、Ｂの実行サイクルが同時に開始されてから２ｍｓ経過すると、タスクＡ、Ｂの実行サイクルが再び同時に開始される。その後、上記した動作が繰り返し行われる。
　タスク制御プログラム４３は、タスクＡを実行する際には、タスク設定データ４５に記述された固定化時間を実行時間として適用する。図６から明らかなように、タスクＡの固定化時間は、タスクＡに割り付けられたプログラムが実際に実行される時間（実コードが実行されている時間）より長く設定されているので、実際の処理が終了してから、タスクＢに割り付けられたプログラムが開始されるまでの間には非実行時間Ｓが確保されている。非実行時間Ｓは、変化すなわち将来の修正・拡張に対応するために確保されている時間である。図６に示す例では、タスクＡの固定化時間が５５０μｓであり、タスクＡの実際の実行時間が５００μｓであるので、非実行時間Ｓは５０μｓである。非実行時間Ｓには、処理は何も行わないことが好ましく、例えば、空ループを処理したり、プログラム実行を一時休止したりする。また、非実行時間Ｓでは、タスク及びプログラムの実行順序に影響しない処理である、外部通信又はイベントとして発生する処理を実行してもよい。
　この装置では、タスクＡに固定化時間が設定されるので、タスクＡに割り当てられた処理の実行時間が長くなる修正が行われたとしても、実際の実行時間が固定化時間を超えない。つまり、タスクＡの処理の変更がタスクＢの実行に影響を与えない。より具体的には、タスクＡの実際の実行時間が長くなったとしても、タスクＢの開始タイミングは変わらないので、タスクＢの実行を設定通りに正しく行うことができる。
　次に、図７及び図８を用いて、本発明の実施形態と異なる場合に生じる問題を説明する。図７及び図８は、本発明の実施形態とは異なる場合のタスク実行のタイミングを示すタイミングチャートである。
　この例では、本発明の実施形態とは異なり、タスクＡに固定化時間が設定されていない。したがって、図７ではタスクＡの実際の実行時間は５００μｓであるが、例えば割り当てられたＰＯＵの変更によって、長くなることがある。図７の状態から変化して、図８のようにタスクＡの実行時間が長くなると（例えば、変更後のタスクＡの実際の実行時間は５４０μｓ）であり、タスクＢの実行開始時が遅くなる。つまり、上記の場合には、タスクＢの開始タイミングが変更されてしまい、さらにはタスクＢの終了時が後ろにずれてしまう。その結果、図７の状態では２ｍｓの周期内に収まっていたタスクＢが、図８の状態では２ｍｓの周期を超えてしまい（斜線部分）、その結果、タスクＢのプログラムＰ５が実行できなくなる。
　本発明の実施形態の説明に戻って、次に、図９を用いて、タスクＡの実際の実行時間を取得して表示する制御を説明する。図９は、タスクの実際の実行時間を取得する制御を説明するためのフローチャートである。なお、以下の制御動作は、主に、タスク制御プログラム４３によって実行される。
　最初に、タスク実行が開始されるのを待つ（ステップＳ１１）。
　タスク実行が開始されると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、タスク制御プログラム４３は、タイマ（図示せず）からタスクＡの開始時刻を取得する（ステップＳ１２）。
　次に、タスク制御プログラム４３は、タスクＡの実行が終了するのを待つ（ステップＳ１３）。
　終了すると、タスク制御プログラム４３は、タイマ（図示せず）からタスクＡの実行終了時刻を取得する（ステップＳ１４）。
　次に、タスク制御プログラム４３は、タスクＡの実際の実行時間を算出する（ステップＳ１５）。
　次に、タスク制御プログラム４３は、固定化時間と実際の実行時間の差分を演算する（ステップＳ１６）。
　次に、タスク制御プログラム４３は、タスクＡの実際の実行時間と、差分とをＲＡＭ１１３に格納する（ステップＳ１７）。なお、タスク制御プログラム４３は、タスクＡの実際の実行時間のみをＲＡＭ１１３に格納してもよい。このように、タスクＡが実行される毎に、実際の実行時間がリアルタイムの情報としてＲＡＭ１１３に格納される。
　最後に、タスク制御プログラム４３は、差分の時間が経過して固定化時間が終了すると（ステップＳ１７でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ１１に戻る。
　開発支援装置３は、定期的に又はユーザからの指示によって、制御装置１１からタスクＡの実際の実行時間、固定化時間及び差分を取得する。より具体的には、タスク設定データ生成部６３が、制御装置１１のＲＡＭ１１３に格納されているタスクの実際の実行時間、固定化時間及び差分を制御装置１１に要求し、その結果制御装置１１から送られてくるタスクの実際の実行時間、固定化時間及び差分を受信する。タスク設定データ生成部６３は、上記データを記憶部３３に保存する。
　その結果、開発支援装置３の表示部３９が、図１０の表５２を表示可能になる。図１０は、タスクＡの実際の実行時間と固定化時間の関係を示す表である。図１０では、実行時間（最小）、実行時間（最大）、固定化時間、差分が示されている。差分は、固定化時間と実行時間（最大）との差である。これにより、ユーザは、タスクＡの実際の実行時間と固定化時間との関係をリアルタイムで知ることができる。なお、タスクＡの実際の実行時間と固定化時間との関係の判断結果としては、固定化時間に対する実行時間（最大）の割合を表示してもよい。差分と割合はいずれか一方でもよいし、両方でもよい。上記のように、開発支援装置３のタスク設定データ生成部６３が、制御装置１１において実行されているタスクＡの実際の実行時間及び固定化時間を、制御装置１１から取得する取得部として機能している。
　上記実施形態では、固定化時間と実際の実行時間との差分の演算は、制御装置１１で行われていたが、開発支援装置３で行われてもよい。
　ユーザは、開発支援装置３の表示部３９に表示された図１０の表５２を見ながら、入力部３７から変更内容を開発支援装置３に入力する。例えば、実行時間（最大）と固定化時間を比較して、差分が充分であると判断すれば固定化時間を短くするように変更し、差分が不足であると判断すれば固定化時間を長くなるように変更する。
　その結果、開発支援装置３のタスク設定データ生成部６３が、タスク設定データ４５の修正を行い、その修正内容を制御装置１１に送信する。それにより、制御装置１１のタスク制御プログラム４３がタスク設定データ４５を変更する。具体的には、図４におけるタスク設定データ４５におけるタスクＡの固定化時間の値が変更される。以上に述べたように、タスク設定データ生成部６３は、ユーザプログラム４１の実行中にタスクの固定化時間を変更する設定部として機能している。
　この結果、固定化時間の値が変更された後に開始されるタスクＡについては、変更後の固定化時間が適用される。
　以上に述べたように、タスク制御プログラム４３がタスクを実行する毎に、タスクの実際の実行時間と固定化時間との関係（具体的には、差分又は割合）が判断される。そして、その判断結果に基づいて、開発支援装置３のタスク設定データ生成部６３が固定化時間を再設定できる。
　前記実施形態ではタスクＡのみに固定化時間が設定されていたが、タスクＢのみに固定化時間が設定されていてもよいし、タスクＡ及びタスクＢの両方に固定化時間が設定されていてもよい。
　上記実施形態は、入力ユニット及び出力ユニットが増減するようなフレキシブルなＰＬＣにおいて、構成変更による影響を抑制する効果がある。
２．第２実施形態
　第１実施形態では、固定化時間を設定する対象としてタスクを選んだが、本発明はそのような実施形態に限定されない。タスクに割り付けられる各種処理（例えば、プログラム、Ｉ／Ｏリフレッシュ）の実行時間に固定化時間を適用してもよい。
　図１１を用いて、ＰＯＵに本発明を適用した実施形態を説明する。図１１は、第２実施形態におけるタスクのタイミングチャートである。なお、この実施形態では、第１実施形態の制御システム１００の構成を前提としている。ただし、本実施形態では、第１実施形態とは異なり、タスクに固定化時間を設定することは行われない。
　図１１において、タスクＡに割り付けられたユーザプログラムＵＰＧ１は、ＰＯＵであるプログラムＰ１、ＰＯＵであるプログラムＰ２、ＰＯＵであるプログラムＰ３から構成されている。ここで、プログラムＰ２は、実際の実行時間が１５０μｓであるのに対して、固定化時間が２００μｓに設定されている。この場合、プログラムＰ２が実際の処理を終了しても、プログラムＰ３が実行を開始するまでには非実行時間Ｓ（この場合は５０μｓ）が確保されている。これにより、プログラムＰ２が変更されたとしても、実際の実行時間が固定化時間を超えないので、タスクＡの実行時間が延びることがなく、さらにはタスクＢの実行に影響を与えることがない。
　この実施形態において、ＰＯＵの実際の実行時間の取得、ＰＯＵの実際の時間と固定化時間との関係の判断、ＰＯＵの実際の時間と固定化時間との表示は、第１実施形態と同様に行われる。
　この装置では、タスクＡに割り付けられた処理であるプログラムＰ２に固定化時間が設定されるので、プログラムＰ２の実行時間が長くなる修正が行われたとしても、実際の実行時間が固定化時間を超えない。つまり、プログラムＰ１の変更がタスクＡの実行時間に影響を与えない。この結果、第１実施形態と同様に、タスクＡの処理の変更がタスクＢの実行に影響を与えない。より具体的には、タスクＡの実際の実行時間が長くなったとしても、タスクＢの開始タイミングは変わらないので、タスクＢの実行を設定通りに正しく行うことができる。
　この実施形態では、プログラムＰ２のみに固定化時間が設定されている例を説明したが、プログラムＰ１及びプログラムＰ３にも固定化時間を設定してもよい。
　次に、図１２を用いて、ＰＯＵの固定化時間の設定について説明する。図１２は、ＰＯＵの構造を示す図である。ＰＯＵ＿Ａ７１は、固定化時間情報７３が内部に埋め込まれている。この場合、制御装置１１のＣＰＵ１１１は、ＰＯＵ＿Ａ７１の固定化時間情報７３を読み出し、固定化時間の設定に基づいてＰＯＵＰＯＵ＿Ａ７１を実行する。
　図１３を用いて、第２実施形態の変形例を説明する。図１３は、ＰＯＵの構造を示す図である。ＰＯＵ＿Ｂ７５は、固定化時間情報が埋め込まれていない。代わりに、テーブル７７にＰＯＵ＿Ｂ７５の固定化時間情報が記述されている。この場合、制御装置１１のＣＰＵ１１１は、テーブル７７の固定化時間情報を読み出し、固定化時間の設定に基づいてＰＯＵＰＯＵ＿Ａ７１を実行する。
　ここで、ＰＯＵの中でもファンクションブロックについての固定化時間の設定を説明する。ファンクションブロックは、定義とインスタンスとから構成されている。インスタンスは、変数であり、複数の属性（例えば、定数、初期値）を有している。そこで、この実施形態では、固定化時間を変数の属性とすることで、ライブラリのユーザ側で定義の固定化時間の設定を変更できるようになる。この場合、例えば、変数名、型、固定化時間設定からなる変数テーブル使用する。その結果、制御装置１１のＣＰＵ１１１は、定義の設定ではなく、インスタンスの属性を優先することで、ファンクションブロックの実行時間を固定化する。また、別の例として、インスタンスの設定値を定義の設定値に上書きしてもよい。
　上記のＰＯＵの固定化時間設定は、開発支援装置３のプログラム生成部６５が、ユーザプログラム４１を作成するときに実行される。また、開発支援装置３によるオンラインエディット機能（前述）によって変数の属性を書き換えることができれば、制御装置１１の動作中にユーザプログラム４１のＰＯＵの固定化時間を変更できる。
　オンラインエディットでは、通常時の動作が行われている際に、開発支援装置３からユーザプログラム４１がアップロードされることで、ＰＯＵの固定化時間の設定を変更する。この場合、次に当該ＰＯＵが実行されるときに、変更後の固定化時間がＰＯＵの実行に適用される。
　図１４を用いて、本実施形態の変形例を説明する。図１４は、第２実施形態の変形例におけるタスクのタイミングチャートである。
　この変形例では、タスクＡのＩ／リフレッシュに固定化時間が設定されている。この場合、Ｉ／Ｏリフレッシュ全体に固定化時間が設定されていてもよいし、入力データ処理及び出力データ処理の一方に固定化時間が設定されていてもよい。
　Ｉ／Ｏリフレッシュに固定化時間を設定については、設定条件、設定方法、設定による効果は前記実施形態と同様である。
３．第３実施形態
　第１実施形態ではタスクに固定化時間が設定され、第２実施形態ではタスクに割り付けられる処理に固定化時間が設定されていたが、両方の設定が行われてもよい。
　図１５を用いて、第３実施形態を説明する。図１５は、第３実施形態におけるタスク設定データの内容を示す表である。
　本実施形態では、第１実施形態の制御システム１００の構成を前提としており、第１実施形態の機能（タスクの固定化時間設定）及び前記第２実施形態の機能（タスクに割り付けられる処理の固定化時間設定）の両方が、制御装置１１及び開発支援装置３によって実現されている。
　この実施形態では、図１５に示す表５４が、開発支援装置３の表示部３９に表示される。表５４においては、プライマリタスクに固定化時間が設定され、さらに、プログラムＰ１のファンクションブロックＦＢＩ１及びプログラムＰ２のファンクションブロックＦＢＩ３に固定化時間が設定されている。
　この結果、ユーザは開発支援装置３の表示部３９を見ることによって、実際の動作に従って変化していく実行時間（最大）と固定化時間との関係を確認することができる。また、ユーザは、開発支援装置３の入力部３７を操作することで、プライマリタスクの固定化時間、及びプログラムＰ１のファンクションブロックＦＢＩ１及びプログラムＰ２のファンクションブロックＦＢＩ３の固定化時間を変更できる。以上に述べたように、タスクの実行中に固定化時間が変更されるので、固定化時間の設定を容易に最適化できる。
４．他の実施形態
　以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
　本発明は、制御装置及び制御システムに広く適用できる。
１　　　　：ＰＬＣシステム
３　　　　：開発支援装置
５　　　　：信号入力部
７　　　　：制御対象機器
１１　　　：制御装置
１３　　　：入力ユニット
１５　　　：出力ユニット
１７　　　：電源ユニット
３１　　　：ＣＰＵ
３３　　　：記憶部
３３ａ　　：開発支援プログラム
３５　　　：通信インターフェース
３７　　　：入力部
３９　　　：表示部
４１　　　：ユーザプログラム
４３　　　：タスク制御プログラム
４５　　　：タスク設定データ
６３　　　：タスク設定データ生成部
６５　　　：プログラム生成部
７１　　　：ＰＯＵ＿Ａ
７３　　　：固定化時間情報
７５　　　：ＰＯＵ＿Ｂ
７９　　　：固定化時間情報
１００　　：制御システム
１１１　　：ＣＰＵ
１１３　　：ＲＡＭ
１１５　　：ＲＯＭ
１１５ａ　：システムプログラム
１１７　　：通信インターフェース
 

Claims (11)

  1. 　少なくとも２種類のタスクを周期的に繰り返し実行する制御装置であって、
    　前記少なくとも２種類のタスクのうち少なくとも１種類のタスクの実行時間として当該タスクの実際の実行時間より長く設定された固定化時間が格納された格納部と、
    　前記少なくとも２種類のタスクを実行する制御部であり、前記固定化時間を適用して前記少なくとも１種類のタスクを実行するタスク制御部と、
    を備えた制御装置。
  2. 　前記少なくとも２種類のタスクは互いに異なる実行周期を有する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記タスク制御部は、前記少なくとも１種類のタスクを実行する毎に、当該タスクの実際の実行時間を前記格納部に格納する、請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の制御装置と、
    　前記少なくとも１種類のタスクの実際の実行時間より長い設定実行時間の入力を受け付け可能な受付部と、当該タスクを設定するときに、受け付けられた前記設定実行時間を前記固定化時間として設定する設定部と、を有する固定化時間設定装置と、
    を備えた制御システム。
  5. 　前記固定化時間設定装置は、
    　前記制御装置において実行されている前記少なくとも１種類のタスクの前記実際の実行時間及び前記固定化時間を、前記制御装置から取得する取得部と、
    　取得された前記少なくとも１種類のタスクの前記実際の実行時間及び前記固定化時間を表示する表示部をさらに有している、請求項４に記載の制御システム。
  6. 　タスクを繰り返し実行する制御装置であって、
    　前記タスクに割り付けられる少なくとも１種類の処理の実行時間として当該処理の実際の実行時間より長く設定された固定化時間が格納された格納部と、
    　前記タスクを実行する制御部であり、前記固定化時間を適用して前記少なくとも１種類の処理を実行するタスク制御部と、
    を備えた制御装置。
  7. 　前記少なくとも１種類の処理は、プログラム部品の実行である、請求項６に記載の制御装置。
  8. 　前記少なくとも１種類の処理は、外部データの入力処理及び出力処理の一方又は両方である、請求項６に記載の制御装置。
  9. 　前記タスク制御部は、前記少なくとも１種類の処理の実行毎に、当該処理の実際の実行時間を前記格納部に格納する、請求項６～８のいずれかに記載の制御装置。
  10. 　請求項６～９のいずれかに記載の制御装置と、
    　前記少なくとも１種類の処理の実際の実行時間より長い設定実行時間の入力を受け付け可能な受付部と、当該処理を設定するときに、受け付けられた前記設定実行時間を前記固定化時間として設定する設定部と、を有する固定化時間設定装置と、
    を備えた制御システム。
  11. 　前記固定化時間設定装置は、
    　前記制御装置において実行されている前記少なくとも１種類の処理の前記実際の実行時間及び前記固定化時間を、前記制御装置から取得する取得部と、
    　取得された前記少なくとも１種類の処理の前記実際の実行時間及び前記固定化時間を表示する表示部をさらに有している、請求項１０に記載の制御システム。
     
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