CN103403630A

CN103403630A - 运算单元、输出控制方法和程序

Info

Publication number: CN103403630A
Application number: CN201180068868XA
Authority: CN
Inventors: 岛村纯儿; 椹木洋; 山田隆章
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: EP2687929A4; US20140088767A1; EP2687929B1; JP2012194665A; JP4973792B1; EP2687929A1; US9869979B2; WO2012124144A1; CN103403630B; EP2687929B9

Abstract

PLC的CPU单元执行动作控制和时序控制。CPU单元存储有用于进行使用了凸轮表格的动作控制的控制程序、第1凸轮表格和第2凸轮表格。微处理器若在控制程序的执行中接受预先决定的指示，则将在控制程序的执行中使用的凸轮表格从第1凸轮表格切换到第2凸轮表格。微处理器基于凸轮表格的切换，将使用了第2凸轮表格的控制程序的执行结果输出到控制对象设备。

Description

运算单元、输出控制方法和程序

技术领域

本发明涉及可编程逻辑控制器的运算单元、输出控制方法和程序，尤其涉及执行动作控制和时序控制的运算单元、运算单元中的输出控制方法以及控制运算单元的程序。

背景技术

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）例如由包含执行用户程序的微处理器的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）单元、负责来自外部的开关或传感器的信号输入以及对于外部的继电器或致动器的信号输出的IO（Input Output，输入输出）单元等多个单元构成。在这些单元之间，按用户程序的每个执行循环，经由PLC系统总线以及/或者现场网络进行数据的授受的同时，PLC执行控制动作。

作为机械、设备等的动作的控制，有时包含用于控制电动机的运动的动作控制。以往，在与PLC单独地设置的动作控制器中进行了这些动作控制、典型地对用于驱动电动机的电动机驱动器周期性地输出指令值的控制处理（动作运算程序的执行）。但是，在信息技术领域中，微处理器和通信网络的高速化正在发展。因此，在PLC中也利用这些技术，在一个微处理器中不仅能够执行用户程序还能够执行动作运算程序。

例如，在专利文献1中公开了如下结构：由1个CPU处理控制电动机的动作控制功能和执行时序运算（用户程序）的PLC功能。更具体地，在基本时钟的每个循环中，执行“定周期动作控制处理和各轴处理”和“高速时序处理”，进而在各基本时钟循环内的剩余的时间中执行“低速时序处理”或“非定周期动作控制处理”。

此外，有时在动作控制中使用电子凸轮。电子凸轮通过电子控制来实现机械式凸轮的动作，能够自由且简单地进行凸轮的段替换和凸轮形状的微调整等。在非专利文献1中进行了关于用于实现电子凸轮的凸轮表格的记述。此外，在非专利文献1中进行了关于凸轮变量的记述。

专利文献2中公开了电子凸轮控制装置。电子凸轮控制装置具备冲程下死点设定部、加算移动量设定部、位置指令计算部和冲程下死点变更部。加算移动量设定部设定用于变更冲程下死点位置的加算移动数据。位置指令计算部若输入冲程下死点变更指令，则对凸轮位置决定量A依次加算由冲程下死点设定部设定的冲程下死点位置和与由加算移动量设定部设定的加算移动数据对应的加算移动量，并将该加算结果作为对于输出轴的位置指令值依次输出。冲程下死点变更部若输入冲程下死点变更指令，则对由冲程下死点设定部设定的冲程下死点位置依次计算与由加算移动量设定部所设定的加算移动数据对应的加算移动量，通过该加算结果依次更新由冲程下死点设定部设定的冲程下死点位置。

专利文献3中公开了电动机的位置决定控制系统。该电动机的位置决定控制系统在每个分周周期更新移动实际时间R_ti，根据更新后的移动实际时间R_ti求出无量纲时间t_i，使用凸轮曲线表格来求出与该无量纲时间t_i对应的无量纲位置S_ij。电动机的位置决定控制系统对求出的无量纲位置S_ij乘上冲程h_j来求出实际位置s_ij。电动机的位置决定控制系统关于所选择的N个凸轮曲线进行这样的求出实际位置s_ij的运算。电动机的位置决定控制系统加算所求出的N个实际位置s_ij。电动机的位置决定控制系统将该加算值s_Ti与在上次的分周周期中求出的计算值s_Ti-1之差s_Ti-s_Ti-1设为指令值，对电动机的旋转位置进行反馈控制。

此外，专利文献4至6公开了对主轴电动机和从属轴电动机进行同步驱动的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-140655号公报

专利文献2：特开2006-293692号公报

专利文献3：特开平8-339218号公报

专利文献4：特开平8-126375号公报

专利文献5：特开平9-289788号公报

专利文献6：特开平10-174478号公报

非专利文献

非专利文献1：Technical Specification PLCopen–Technical Committee2–Task Force,Funcation blocks for motion control(Formerly Part1and Part2),PLCopen Working Draft,Version1.99–Release for comments–till Auguest16,2010

发明内容

发明要解决的课题

在以往，在切换到与工作的种类相应的凸轮表格时，需要临时停止从动轴的动作。因此，停止从动轴的时间成为无用的时间。此外，在非专利文献1中没有公开关于凸轮表格的切换的具体的内容。

本申请的发明鉴于上述的问题点而完成，其目的在于提供一种能够迅速地进行凸轮表格的切换的PLC的运算单元、输出控制方法和程序。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方面，运算单元是执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元。运算单元具备：处理器；以及存储器，存储有用于进行使用了对电子凸轮的主轴的各个相位相对应了该电子凸轮的从动轴的位移的凸轮表格的动作控制的程序、作为凸轮表格的第1凸轮表格和第2凸轮表格。处理器使用第1凸轮表格来执行程序，将该执行结果输出到与从动轴对应的控制对象设备。处理器若在程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于程序的执行的凸轮表格从第1凸轮表格切换到第2凸轮表格。处理器基于切换，将使用了第2凸轮表格的程序的执行结果输出到控制对象设备。

优选为，存储器包括非易失性存储器和易失性存储器。非易失性存储器存储有第1凸轮表格和第2凸轮表格。处理器从非易失性存储器读出第1凸轮表格和第2凸轮表格，将该读出的凸轮表格展开到易失性存储器。处理器在接受预先决定的指示之前，使用展开的第1凸轮表格来执行程序。处理器在展开之后接受所述预先决定的指示，则使用展开后的第2凸轮表格来执行程序。

优选为，处理器在将用于程序的执行的凸轮表格从第1凸轮表格切换到第2凸轮表格的情况下，使用与大于切换时的第1凸轮表格中的相位的第2凸轮表格的相位相对应的位移，执行程序。

优选为，存储器还存储有关于加速度的上限值和关于减速度的上限值。处理器在切换紧后的控制对象设备的加速度超过关于加速度的上限值的情况下，将控制对象设备的加速度限制为关于加速度的上限值。处理器在切换紧后的控制对象设备的减速度超过关于减速度的上限值的情况下，将控制对象设备的减速度限制为关于减速度的上限值。

优选为，存储器还存储有用于平滑凸轮表格的平滑滤波器。处理器在切换紧后，通过平滑滤波器对第2凸轮表格中的位移进行平滑处理。

优选为，存储器还存储有3次以上的高次多项式。处理器在切换紧后，通过高次多项式对第2凸轮表格中的位移进行平滑处理。

优选为，处理器进行如下的处理，在该处理中，在动作控制中的电子凸轮的1个或多个的凸轮周期中，对因进行不输出第2凸轮表格的位移的控制而产生的控制对象设备的移动量的不足量进行补偿。

优选为，处理器接受如下的命令，该命令指定在1个凸轮周期中无法补偿移动量的不足量的情况下，作为错误进行处理还是进行在下一凸轮周期中还补偿不足量的处理。

优选为，程序包括动作运算程序、和进行对动作运算程序提供在该动作运算程序的执行中所需的指示的处理的用户程序。处理器在每个第1定周期中重复进行动作运算程序的执行。处理器在每个第1定周期的整数倍的第2定周期中重复进行用户程序。在第1定周期的任务或第2定周期的任务中记述用户程序中用于进行所述切换的程序。

根据本发明的另一方面，输出控制方法是在执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元中的输出控制方法。运算单元存储有用于进行使用了对电子凸轮的主轴的各个相位相对应了该电子凸轮的从动轴的位移的凸轮表格的动作控制的程序、作为凸轮表格的第1凸轮表格和第2凸轮表格。输出控制方法具备：运算单元的处理器使用第1凸轮表格来执行程序，将该执行结果输出到与从动轴对应的控制对象设备的步骤；处理器若在所述程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于程序的执行的凸轮表格从所述第1凸轮表格切换到所述第2凸轮表格的步骤；以及处理器基于切换，将使用了第2凸轮表格的程序的执行结果输出到控制对象设备的步骤。

根据本发明的还一方面，程序是用于控制执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元的程序。运算单元存储有用于进行使用了对电子凸轮的主轴的各个相位相对应了该电子凸轮的从动轴的位移的凸轮表格的动作控制的程序、作为凸轮表格的第1凸轮表格和第2凸轮表格。程序使运算单元执行如下步骤：使用第1凸轮表格来执行程序，将该执行结果输出到与从动轴对应的控制对象设备的步骤；若在程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于程序的执行的凸轮表格从第1凸轮表格切换到第2凸轮表格的步骤；以及基于所述切换，将使用了第2凸轮表格的程序的执行结果输出到控制对象设备的步骤。

发明的效果

根据本发明，能够迅速地进行凸轮表格的切换。

附图说明

图1是表示PLC系统的概略结构的示意图。

图2是表示CPU单元的硬件结构的示意图。

图3是表示在CPU单元中执行的软件结构的示意图。

图4是表示由控制程序提供的动作控制的概略的处理步骤的流程图。

图5是表示了动作控制命令和任务的关系的图。

图6是表示了电子凸轮的功能概要的图。

图7是用于视觉性地说明电子凸轮的动作的图。

图8是表示了电子凸轮的凸轮曲线的图。

图9是表示了关于电子凸轮的系统结构的图。

图10是表示了凸轮表格的数据结构的图。

图11是表示了应用电子凸轮的液体填充装置的一例的图。

图12是表示了与图8所示的凸轮曲线不同的凸轮曲线的图。

图13是表示了凸轮表格的图。

图14是用于说明凸轮表格的切换处理的图。

图15是表示了用于切换凸轮表格的用户界面的图。

图16是表示了图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。

图17是用于说明凸轮表格的切换时的处理的图。

图18是表示了切换凸轮表格的步骤的流程图。

图19是表示了在高优先级定周期任务中记载了切换凸轮表格的控制命令时的数据流的图。

图20是表示了在低优先级定周期任务中记载了切换凸轮表格的控制命令时的数据流的图。

图21是用于说明凸轮表格的切换前后的电子凸轮的动作的图。

图22是表示了关于平滑处理的处理的流程的流程图。

图23是用于说明在进行平滑处理的情况下的平滑图案的图。

图24是表示对CPU单元连接而使用的PLC支持装置的硬件结构的示意图。

图25是表示对CPU单元连接而使用的PLC支持装置的软件结构的示意图。

图26是表示了使用平滑滤波器的情况下的图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。

图27是在使用多项式曲线的情况下的关于电子凸轮500的系统结构的图。

图28是表示了使用多项式的情况下的图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。

具体实施方式

参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对于图中的相同或者相等部分赋予相同的标号，不重复其说明。

＜A.系统结构＞

本实施方式的PLC具有用于控制电动机的运动的动作控制功能。首先，参照图1说明本实施方式的PLC1的系统结构。

图1是表示本发明的实施方式的PLC系统的概略构成的示意图。参照图1，PLC系统SYS包括PLC1、经由现场网络2与PLC1连接的伺服电动机驱动器3以及远程IO终端5、作为现场设备的检测开关6以及继电器7。此外，在PLC1中，经由连接电缆10等与PLC支持装置8连接。

PLC1主要执行运算处理的CPU单元13、一个以上的IO单元14、特殊单元15。这些单元能够经由PLC系统总线11相互交换数据。此外，在这些单元中，由电源单元12提供适当的电压的电源。另外，由于作为PLC1而构成的各单元是由PLC厂商提供的，所以PLC系统总线11一般由每个PLC厂商独自开发、使用。相对于此，关于后述的现场网络2，以不同的厂商的产品之间能够连接的方式，其标准等公开的情况较多。

关于CPU单元13的细节，参照图2后述。

IO单元14是有关一般的输入输出处理的单元，负责ON/OFF的2值化的数据的输入输出。即，IO单元14收集检测开关6等的传感器检测任一对象物的状态（ON）以及不检测任何对象物的状态（OFF）中的任一状态的信息。此外，IO单元14对继电器7或致动器这样的输出目的地，输出用于激活的指令（ON）以及禁用的指令（OFF）中的任一个。

特殊单元15具有模拟数据的输入输出、温度控制、基于特定的通信方式的通信这样的、在IO单元14中不支持的功能。

现场网络2传输与CPU单元13交换的各种数据。作为现场网络2，一般能够使用各种产业用以太网（注册商标）。作为产业用以太网（注册商标），例如已知EtherCAT（注册商标）、Profinet IRT、MECHATROLINＫ（注册商标）-III、Powerlink、SERCOS（注册商标）-III、CIP Motion等，能够采用这些中的任一个。进而，也可以采用产业用以太网（注册商标）以外的现场网络。例如，若不进行动作控制，则也可以采用DeviceNet、CompoNet/IP（注册商标）等。在本实施方式的PLC系统SYS中，例示一般在本实施方式中，将作为产业用以太网（注册商标）的EtherCAT（注册商标）作为现场网络2而采用的情况下的结构。

另外，在图1中例示具有PLC系统总线11以及现场网络2的双方的PLC系统SYS，但也可以采用仅搭载一方的系统结构。例如，既可以通过现场网络2连接全部单元。或者，也可以不使用现场网络2，将伺服电动机驱动器3直接连接到PLC系统总线11。进而，也可以将现场网络2的通信单元连接到PLC系统总线11，从CPU单元13经由该通信单元进行与连接到现场网络2的设备之间的通信。

伺服电动机驱动器3经由现场网络2与CPU单元13连接，且根据来自CPU单元13的指令值而驱动伺服电动机4。更具体而言，伺服电动机驱动器3从PLC1以一定周期接受位置指令值、速度指令值、转矩指令值等指令值。此外，伺服电动机驱动器3从连接到伺服电动机4的轴的位置传感器（回转式编码器）或转矩传感器等检测器，取得位置、速度（一般，根据本次位置和前次位置之差来算出）、转矩等与伺服电动机4的动作有关的实际测量值。然后，伺服电动机驱动器3将来自CPU单元13的指令值设定为目标值、将实际测量值作为反馈值，进行反馈控制。即，伺服电动机驱动器3调整用于以实际测量值接近目标值的方式驱动伺服电动机4的电流。另外，伺服电动机驱动器3也被称为伺服电动机放大器。

此外，图1表示将伺服电动机4和伺服电动机驱动器3进行了组合的系统例，但也能够采用其他的结构、例如将脉冲电动机和脉冲电动机驱动器进行了组合的系统。

在图1中表示的PLC系统SYS的现场网络2中，还连接有远程IO终端5。远程IO终端5基本上与IO单元14同样地进行与一般的输入输出处理有关的处理。更具体而言，远程IO终端5包括用于进行与在现场网络2中的数据传输有关的处理的通信耦合器（coupler）52和一个以上的IO单元53。这些单元构成为能够经由远程IO终端总线51相互交换数据。

另外，关于PLC支持装置8在后述。

＜B.CPU单元的硬件结构＞

接着，参照图2说明CPU单元13的硬件结构。图2是表示本发明的实施方式的CPU单元13的硬件结构的示意图。参照图2，CPU单元13包括微处理器100、芯片组102、主存储器104、非易失性存储器106、系统定时器108、PLC系统总线控制器120、现场网络控制器140、USB连接器110。芯片组102和其他的组件之间经由各种总线分别耦合。

微处理器100以及芯片组102一般基于通用的计算机结构而构成。即，微处理器100对从芯片组102根据内部时钟而依次提供的命令代码进行分析而执行。芯片组102在与所连接的各种组件之间交换内部的数据的同时，生成微处理器100所需的命令代码。进而，芯片组102还具有对在微处理器100中的运算处理的执行的结果所获得的数据等进行高速缓存（cache）的功能。

CPU单元13作为存储部件而包括主存储器104以及非易失性存储器106。

主存储器104是易失性的存储区域（RAM），在接通了对于CPU单元13的电源之后，保持应在微处理器100中执行的各种程序。此外，主存储器104还用作微处理器100执行各种程序时的作业用存储器。作为这样的主存储器104，使用DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）的设备。

另一方面，非易失性存储器106以非易失方式保持实时OS（操作系统）、PLC1的系统程序、用户程序、动作运算程序、系统设定参数这样的数据。这些程序或数据以微处理器100能够根据需要进行访问的方式复制到主存储器104中。作为这样的非易失性存储器106，能够使用闪速存储器这样的半导体存储器。或者，还能够使用硬盘驱动器这样的磁记录介质或DVD-RAM（数字视盘随机存取存储器）这样的光学记录介质等。

系统定时器108在每一定周期产生中断信号并提供给微处理器100。典型地说，根据硬件的规格，以多个不同的周期分别产生中断信号，但也可以设定为根据OS（操作系统）或BIOS（基本输入输出系统）等而以任意周期产生中断信号。利用该系统定时器108产生的中断信号，实现后述的每个控制循环的控制动作。

作为通信电路，CPU单元13包括PLC系统总线控制器120和现场网络控制器140。这些通信电路进行输出数据的发送和输入数据的接收。

缓存存储器126作为经由PLC系统总线11而输出到其他的单元的数据（以下，也称为“输出数据”）的发送缓存以及经由PLC系统总线11而从其他的单元输入的数据（以下，也称为“输入数据”）的接收缓存起作用。另外，通过微处理器100的运算处理而生成的输出数据原本存储在主存储器104中。然后，应传送到特定的单元的输出数据从主存储器104中读出，暂时保持在缓存存储器126中。此外，从其他的单元传送的输入数据暂时保持在缓存存储器126之后，转移到主存储器104中。

DMA控制电路122进行从主存储器104到缓存存储器126的输出数据的传送以及从缓存存储器126到主存储器104的输入数据的传送。

PLC系统总线控制电路124在与连接到PLC系统总线11的其他的单元之间，进行发送缓存存储器126的输出数据的处理以及接收输入数据而存储在缓存存储器126中的处理。一般，PLC系统总线控制电路124提供PLC系统总线11中的物理层以及数据链路层的功能。

现场网络控制器140控制经由了现场网络2的数据的交换。即，现场网络控制器140根据所使用的现场网络2的标准，控制输出数据的发送和输入数据的接收。如上所述，在本实施方式中，由于采用基于EtherCAT（注册商标）标准的现场网络2，所以使用包括用于进行通常的以太网（注册商标）通信的硬件在内的现场网络控制器140。在EtherCAT（注册商标）标准中，能够利用用于实现基于通常的以太网（注册商标）标准的通信协议的一般的以太网（注册商标）控制器。其中，根据采用作为现场网络2的产业用以太网（注册商标）的种类，使用与不同于通常的通信协议的专用标准的通信协议对应的特殊标准的以太网（注册商标）控制器。此外，在采用产业用以太网（注册商标）以外的现场网络的情况下，使用对应于该标准的专用的现场网络控制器。

DMA控制电路142进行从主存储器104到缓存存储器146的输出数据的传送以及从缓存存储器146到主存储器104的输入数据的传送。

现场网络控制电路144在与连接到现场网络2的其他的装置之间，进行发送缓存存储器146的输出数据的处理以及接收输入数据而存储在缓存存储器146中的处理。典型地说，现场网络控制电路144提供现场网络2中的物理层以及数据链路层的功能。

USB连接器110是用于连接PLC支持装置8和CPU单元13的接口。典型地说，从PLC支持装置8传送的、可在CPU单元13的微处理器100中执行的程序等经由USB连接器110而读入PLC1中。

＜C.CPU单元的软件结构＞

接着，参照图3说明用于提供本实施方式的各种功能的软件组。在这些软件组中包含的命令代码在适当的定时读出，由CPU单元13的微处理器100执行。

图3是表示在本发明的实施方式的CPU单元13中执行的软件结构的示意图。参照图3，作为在CPU单元13中执行的软件，成为实时OS200、系统程序210以及用户程序236的3层。

实时OS200根据CPU单元13的计算机结构而设计，提供用于微处理器100执行系统程序210和用户程序236的基本的执行环境。典型地，由PLC的厂家或者专门的软件公司等提供该实时OS200。

系统程序210是用于提供作为PLC1的功能的软件组。具体地说，系统程序210包括调度器程序212、输出处理程序214、输入处理程序216、时序命令运算程序232、动作运算程序234以及其他的系统程序220。另外，由于一般输出处理程序214和输入处理程序216是连续地（作为一体）执行，所以存在将这些程序统称为IO处理程序218的情况。

用户程序236根据用户的控制目的而生成。即，根据要使用PLC系统SYS而控制的对象的线路（处理）等，任意地设计而成的程序。

如后所述，用户程序236与时序命令运算程序232和动作运算程序234协作而实现用户的控制目的。即，用户程序236通过利用由时序命令运算程序232以及动作运算程序234所提供的命令、函数、功能模块等，实现被编程的动作。因此，也存在将用户程序236、时序命令运算程序232以及动作运算程序234统称为控制程序230的情况。

由此，CPU单元13的微处理器100执行在存储部件中存储的系统程序210以及用户程序236。

以下，进一步详细说明各个程序。

如上所述，上述的用户程序236根据用户的控制目的（例如，对象的线路或处理）而生成。用户程序236典型地成为可在CPU单元13的微处理器100中执行的目标程序形式。通过在PLC支持装置8等中，编译由梯形语言等描述的源程序而生成该用户程序236。然后，生成的目标程序形式的用户程序236从PLC支持装置8经由连接电缆10而传送到CPU单元13，存储在非易失性存储器106等中。

调度器程序212关于输出处理程序214、输入处理程序216以及控制程序230，控制在各个执行循环中的处理开始和处理中断之后的处理再次开始。更具体地说，调度器程序212控制用户程序236以及动作运算程序234的执行。

在本实施方式的CPU单元13中，将适于动作运算程序234的一定周期的执行循环（动作控制循环）采用作为整个处理的共同循环。因此，由于在一个控制循环内难以完成全部处理，所以根据应执行的处理的优先级等，划分应在各个控制循环中完成执行的处理以及也可以跨越多个控制循环而执行的处理。调度器程序212管理这些被划分的处理的执行顺序等。更具体地说，调度器程序212在各个控制循环期间内，先执行被赋予了更高优先级的程序。

输出处理程序214将通过用户程序236（控制程序230）的执行而生成的输出数据再配置为适合传送到PLC系统总线控制器120以及/或者现场网络控制器140的格式。在PLC系统总线控制器120或者现场网络控制器140需要来自微处理器100的、用于执行发送的指示的情况下，输出处理程序214发出这样的指示。

输入处理程序216将通过PLC系统总线控制器120以及/或者现场网络控制器140接收到的输入数据再配置为适合控制程序230使用的格式。

时序命令运算程序232是如下程序：在用户程序236中使用的某种时序命令被执行时调用，并用于实现该命令的内容而执行。

动作运算程序234是如下程序：根据用户程序236的指示而执行，并算出对伺服电动机驱动器3或脉冲电动机驱动器这样的电动机驱动器输出的指令值。

其他的系统程序220是将除了在图3中单独示出的程序以外的、用于实现PLC1的各种功能的程序组汇总而示出的程序。其他的系统程序220包括用于设定控制循环的周期的程序222。

动作控制循环的周期可根据控制目的而适当地设定。一般，用户将用于指定动作控制循环的周期的信息输入到PLC支持装置8。于是，该被输入的信息从PLC支持装置8传送到CPU单元13。用于设定动作控制循环的周期的程序222将来自PLC支持装置8的信息存储在非易失性存储器106中，且以从系统定时器108指定的控制循环的周期产生中断信号的方式，设定系统定时器108。通过在接通对于CPU单元13的电源时，执行用于设定控制循环的周期的程序222，从非易失性存储器106读出用于指定控制循环的周期的信息，根据读出的信息而设定系统定时器108。

作为指定控制循环的周期的信息的格式，可采用表示控制循环的周期的时间的值、从预先准备了与控制循环的周期有关的多个选项中确定一个的信息（号码或者字符）等。

在本实施方式的CPU单元13中，作为设定动作控制循环的周期的部件，对应用于取得指定动作控制循环的周期的信息的与PLC支持装置8的通信部件、设定动作控制循环的周期的程序222、以及可任意地设定对动作控制循环进行规定的中断信号的周期的系统定时器108的结构等用于任意地设定动作控制循环的周期的元素。

实时OS200提供随着时间的经过而切换多个程序而执行的环境。在本实施方式的PLC1中，作为用于将通过CPU单元13的程序执行而生成的输出数据输出（发送）到其他的单元或者其他的装置的事件（中断），初始设定了输出准备中断（P）以及现场网络发送中断（X）。若产生输出准备中断（P）或者现场网络发送中断（X），则实时OS200将在微处理器100中的执行对象，从在中断产生时刻执行中的程序切换到调度器程序212。另外，在调度器程序212和调度器程序212控制其执行的程序都没有执行的情况下，实时OS200执行在其他的系统程序210中包含的程序。作为这样的程序，例如包括与CPU单元13和PLC支持装置8之间的经由了连接电缆10（USB）等的通信处理有关的程序。

<D.动作控制的概略>

下面，说明在上述的用户程序236中包含的典型的结构。用户程序236包含用于使周期性地判断与电动机的运动相关的控制开始的条件是否成立的命令。例如为如下的逻辑：判断通过电动机的驱动力进行某个处置的工件是否搬运到规定的处置位置。而且，用户程序236还包括如下的命令：响应于判断为该控制开始的条件成立的情况，使动作控制开始。伴随该动作控制的开始，指示动作命令的执行。然后，启动与所指示的动作命令对应的动作运算程序234，首先，在每次执行动作运算程序234时执行为了计算对于电动机的指令值所需的初始处理。此外，在与初始处理相同的动作控制循环中，计算第1循环中的指令值。因此，初始处理和第1个指令值计算处理成为由启动的动作运算程序234应在第1次的执行中进行的处理。之后，依次计算各循环中的指令值。

图4是表示由本发明的实施方式的控制程序230（用户程序236、时序命令运算程序232和动作运算程序234）提供的动作控制的概略的处理步骤的流程图。参照图4，微处理器100周期性地判断与电动机的运动有关的控制开始的条件是否成立（步骤S2）。通过用户程序236和时序命令运算程序232来实现该控制开始的条件是否成立的判断。在控制开始的条件没有成立的情况下（在步骤S2中“否”的情况下），重复进行步骤S2的判断。

在控制开始的条件成立的情况下（在步骤S2中“是”的情况下），微处理器100执行与动作控制有关的初始处理（步骤S4）。作为该初始处理，包括计算电动机的运动的开始位置坐标、结束位置坐标、初始速度、初始加速度、轨迹等的处理。接着，微处理器100执行在第1循环中的指令值的计算处理（步骤S6）。进而，微处理器100执行计算出的指令值的输出处理（步骤S8）。

之后，微处理器100等待至下一动作控制循环到来（步骤S10）。然后，微处理器100周期性地判断与电动机的运动有关的控制结束的条件是否成立（步骤S12）。该控制结束的条件成立是指，伺服电动机4到达结束位置的状态等。在控制结束的条件成立的情况下（在步骤S12中“是”的情况下），再次重复进行步骤S2以下的处理。这时，启动中的动作运算程序234直到新的控制开始的条件成立为止维持在不激活的状态。

在控制结束的条件没有成立的情况下（在步骤S12中“否”的情况下），微处理器100执行当前的循环中的指令值的计算处理（步骤S14）。进而，微处理器100执行计算出的指令值的输出处理（步骤S16）。然后，重复进行步骤S10以下的处理。

以下，将用于实现动作控制的功能模块称为“动作控制功能模块”。具体地，“动作控制功能模块”是如下的功能模块：使用从用户程序提供的目标值（位置、速度、扭矩等），以一定的周期执行为了实现用户期望的动作动作而所需的向轴的指令值输出、和来自轴的信息取得。另外，“动作控制功能模块”是对伺服驱动器输出指令值的开环型的控制器。此外，将对动作控制功能模块提供指示的命令（功能块等）称为“动作控制命令”。

图5是表示了动作控制命令与任务（task）的关系的图。具体地，图5是表示了数据流的图。参照图5，动作控制功能模块在高优先级定周期任务中执行。动作控制命令能够在高优先级定周期任务或低优先级定周期任务中记述。高优先级定周期任务是在CPU单元13中最高优先级的任务。

在低优先级定周期任务执行中能够执行高优先级定周期任务的情况下，低优先级定周期任务被临时中断，执行高优先级定周期任务。在完成高优先级定周期任务之后，重新开始执行低优先级定周期任务。其中，低优先级定周期任务的周期T2是高优先级定周期任务的周期T1的整数倍。图5表示T2=2T1的情况。

在图5中，将调度器程序表述为“SC”，将输出输入处理程序表述为“OI”，将用户程序236表述为“UPRG”，将动作运算程序234表述为“MC”。此外，在图5中，为了便于说明，为了识别各OI、各MC，分别赋予了不同的参考标号701～707。

数据的大致的流向的顺序为，（1）从设备→OI701→MC702→OI703→伺服电动机驱动器3、（2）MC704→OI705→伺服电动机驱动器3、（3）MC706→OI707→伺服电动机驱动器3。以下，具体说明。

在PLC1的执行中，微处理器100成为至少能够执行输出输入处理程序（输出处理程序214和输入处理程序216）、用户程序236和动作运算程序234的状态。严谨地说，实时OS200保持在能够执行与各个程序有关的进程（或者，线程）的状态，调度器程序212通过利用实时OS200和硬件资源（系统定时器108等），能够在适当的定时以适当的顺序执行各程序。由此，通过调度器程序212来控制各个程序的执行的开始/中断/结束等。

在图5中，基于从从设备对OI701的输入（IN），现场网络控制器140（参照图2）接收动作控制用输入数据并对主存储器104的现场网络接收缓存（未图示）存储该输入数据，和/或PLC系统总线控制器120接收动作控制用输入数据并对主存储器104的PLC系统总线接收缓存（未图示）存储该输入数据。另外，CPU单元为主设备，CPU单元13以外的各个单元被设定为从设备。

此外，根据IP处理程序218的命令，输出启动指令数据或动作指令值数据。更具体地，在主存储器104的控制程序的作业区域（未图示）存储的启动指令数据和动作指令值数据被传送到主存储器104的现场网络发送缓存（未图示）。进而，接着对现场网络发送缓存的数据传送，现场网络控制器140对伺服电动机驱动器3发送启动指令数据或动作指令值数据。

另外，在从上述的从设备到OI701的输入（IN）中，也能够输入虽然用于用户程序236中的运算但不用于动作运算程序234中的运算的输入数据。此外，通过用户程序236的执行而生成的用户程序数据，即使是不用于动作运算程序234中的运算的输出数据，也被发送到IO处理程序218而在OI的处理中输出。

本实施方式的“动作控制循环”是，动作运算程序234的执行和以通信的周期即对伺服电动机驱动器3提供动作指令值数据的周期执行的一连串的处理的循环。

<E.电子凸轮>

以下，作为同步控制的功能说明电子凸轮动作。“同步控制”是与主轴（输入轴）的位置同步地控制从动轴（控制对象轴）的位置。作为主轴，能够指定全闭环控制用的编码器的位置、伺服驱动器和虚拟伺服驱动器的指令位置、以及编码器、伺服驱动器和虚拟伺服驱动器的反馈位置中的任意一个。此外，“电子凸轮动作”是指，按照根据后述的凸轮表格来设定的凸轮图案，在控制周期进行凸轮动作的功能。

CPU单元13在每个控制周期中与输入同步地进行运算从而控制输出，因此运算结果也有时超过能够由动作控制功能模块输出的最高速度。但是，在该情况下，CPU单元13进行最高速度的输出，而不设为错误。对因在最高速度、最高饱和而不足的移动量，由CPU单元13在下一控制周期以后进行分配输出。

图6是表示了电子凸轮的功能概要的图。参照图6，电子凸轮500具备电子凸轮运算部501、插值部502、开关部503。对电子凸轮运算部501输入在全闭环控制用的编码器的位置、伺服驱动器和虚拟伺服驱动器的指令位置、以及编码器、伺服驱动器和虚拟伺服驱动器的反馈位置中预先选择的位置。

电子凸轮运算部501基于所输入的主轴的相位和凸轮表格，对插值部502输出从动轴的位移。插值部502使用从电子凸轮运算部501输出的值，进行插值处理。插值部502经由开关部503输出插值处理后的值（指令位置）。凸轮表格预先存储在非易失性存储器106，随着接通电源，展开到主存储器104。

图7是用于视觉性地说明电子凸轮500的动作的图。具体地，图7是表示了包括通过基于凸轮表格的凸轮曲线表示的机械式凸轮500A的凸轮机构ME的图。参照图7，凸轮机构ME具备主轴400、机械式凸轮500A、从动轴600。机械式凸轮500A被固定于主轴400，随着主轴400的旋转而旋转。从动轴600随着机械式凸轮500A的旋转而进行直线运动。即，在凸轮机构ME中，如果主轴的相位（输入）变化，则从动轴600进行位移（输出）。将如此的凸轮机构ME中的输入输出以软件实现的模块为电子凸轮500。

图8是表示了电子凸轮500的凸轮曲线510的图。参照图8，在凸轮曲线510中，随着相位从0增加而位移从0增加，半周期中的相位（180度）中位移达到峰值。之后，随着相位的增加而位移减少，1周期中的相位（360度）中位移成为0。另外，凸轮曲线510是例示，由PLC系统SYS利用的凸轮曲线不限定于此。

图9是表示了关于电子凸轮500的系统结构的图。图9是更加详细地表示了图6的电子凸轮500的图。参照图9，关于电子凸轮500的系统通过电子凸轮运算部501、插值部502、开关部503、凸轮表格读入部504、平滑处理部505和多个凸轮表格来实现。另外，图9表示从编码器19对电子凸轮500输入主轴指令位置（编码器位置）的例子。

对多个凸轮表格的各个定义了主轴的相位与从动轴的位移的关系，在后面叙述其细节。在CPU单元13中，用户能够在电子凸轮动作的开始时指定期望的凸轮表格。微处理器100基于来自用户的指示，从多个凸轮表格中选择所利用的凸轮表格。如果微处理器100接受电子凸轮动作的开始指示，则凸轮表格读入部504读入主轴的相位和从动轴的位移。在电子凸轮的动作中，微处理器100在每个控制周期中取得主轴的相位，指令从动轴的位置，使得其成为在凸轮表格中定义的位移。

电子凸轮500能够通过平滑处理部505执行后述的平滑处理。另外，在CPU单元13中，能够通过开关部503来选择是否进行平滑处理。电子凸轮500对伺服电动机驱动器3输出从动轴指令位置。在进行平滑处理的情况下，对来自插值部502的输出进行了平滑处理后的输出成为从动轴指令位置。此外，在不进行平滑处理的情况下，来自插值部的输出成为从动轴指令位置。

此外，用户能够在从动轴的停止中和电子凸轮的动作中，输入用于变更凸轮表格的指示，在后面叙述其细节。

图10是表示了凸轮表格520的数据结构的图。更具体地，图10是表示了通过在PLC支持装置8中存储的凸轮表格编辑软件制作的凸轮表格的数据结构的图。

参照图10，凸轮表格520是对电子凸轮的主轴的各个相位将该电子凸轮的从轴的位移相对应的数据。即，凸轮表格520是离散的数据。使用凸轮表格520中的数据进行直线插值，则成为图8所示的凸轮曲线510。由图6的插值部502进行该直线插值。

在凸轮表格520中，能够将从0度起至360度的相位区分为最大凸轮数据数目而记述。在凸轮表格520中，以0.1度刻度记述了相位。另外，“凸轮数据”是由1个位移和一个相位构成的数据。即，凸轮表格520包括多个凸轮数据。其中，位移δ的单位例如为“mm”。

此外，在凸轮表格中，相位和位移的值分别成为0的最初的凸轮数据成为凸轮表格起点。将该处设为索引0号。与下一个相位和位移分别成为0的处相比一个之前（即，上面一个）的凸轮数据是，凸轮表格的终点。即，从凸轮表格的起点至凸轮表格的终点为止（从0度至360度为止的相位的范围的数据）为有意义的凸轮数据。“有意义的图像数据”是对电子凸轮的动作产生影响的凸轮数据。对有意义的凸轮数据赋予作为凸轮数据的识别符的索引的号码。索引的号码在凸轮表格中以升序赋予。

此外，凸轮表格的终点之后（即，下面）的凸轮数据是不对电子凸轮的动作产生影响的凸轮数据（即，无意义的凸轮数据）。另外，在无意义的凸轮数据中，不需要相位和位移的双方为0。由凸轮表格编辑软件来指定无意义的凸轮数据的数目。

图11是表示了应用电子凸轮500的液体填充装置900的一例的图。参照图11，液体填充装置900具备在箭头911的方向上搬运多个容器990的运输器（conveyor）910、注入液体的注入管930以及使注入管930沿着箭头921旋转的旋转台920。伴随旋转台920的旋转，注入管930通过电子凸轮在箭头931所示的方向上进行冲程运动。即，在液体填充装置900中，用于进行向箭头911的移动的轴910a相当于主轴，注入管930相当于进行与主轴同步的凸轮动作的从轴。

图12是表示了与图8所示的凸轮曲线510不同的凸轮曲线560的图。参照图12，在凸轮曲线560中，随着相位从0增加而位移从0增加，在相位140度附近位移达到峰值。之后，随着相位的增加而位移减少，在相位290度附近位移转变为增加。进而，在相位310度附近位移转变为减少，一周期中相位（360度）中位移成为0。如此，凸轮曲线560是与凸轮曲线510不同的曲线。另外，凸轮曲线560是例示，与凸轮曲线510不同的曲线即可。

图13是表示了凸轮表格570的图。参照图13，凸轮表格570是对电子凸轮的主轴的各个相位将该电子凸轮的从轴的位移相对应的数据。即，与凸轮表格520相同地，凸轮表格570是离散的数据。如果使用凸轮表格570中的数据进行直线插值，则成为图12所示的凸轮曲线560。该直线插值通过图6的插值部502进行。

另外，如上所述，凸轮表格520和凸轮表格570预先存储在非易失性存储器106中，伴随接通电源而在主存储器104中展开。

图14是用于说明凸轮表格的切换处理的图。具体地，图14是用于说明在CPU单元13进行基于凸轮表格520的处理时，CPU单元13将用于凸轮动作的凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570的处理。

图14（a）是表示了基于切换之前的凸轮表格520的凸轮曲线510和基于切换之后的凸轮表格570的凸轮曲线560的图。图14（b）是用于说明凸轮表格的切换前后的电子凸轮的动作的图。

参照图14（a），凸轮曲线510中的相位θa的位移为δ1，凸轮曲线560中的相位θa的位移为δ2（δ2>δ1）。

参照图14（b），CPU单元13在与相位θa对应的时刻接受了将凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570的指令的情况下，即使使用了凸轮表格520的一个控制周期没有结束，也能够在该周期中开始进行使用了凸轮表格570的处理。更具体地，CPU单元13在与凸轮曲线510的相位θa对应的时刻接受了切换凸轮表格的指令的情况下，从凸轮曲线560的相位θa的附近的相位θb（θb>θa）起继续进行凸轮动作。具体地，CPU单元在将凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570的情况下，从与在该切换时的凸轮表格520中的相位具有连续性的、该切换时的凸轮表格570中的相位起，开始进行使用了凸轮表格570的控制。

因此，在图14（b）所示的切换中，在进行凸轮表格切换的控制周期（图14（b）的正中间的周期）中，在相位θa的时刻作为指令值的位移δ的值从δ1急剧变化为δ2。

图15是表示了用于切换凸轮表格的用户界面的图。此外，图15表示了使用在PLC控制器中一般使用的梯形语言和功能块时的切换命令的记述例。

参照图15，使用PLC支持装置8来进行凸轮表格的切换。具体地，用户一边参照PLC支持装置8的监视器87，一边进行用于指示凸轮表格的切换的输入，从而执行在主存储器104中展开的凸轮表格的切换。

在监视器87中显示3个区域801～803。区域801是显示了可选择的项目的菜单区域。区域802是用户输入的区域。在区域802中，由用户记述用于在多个电子凸轮中将用于第一电子凸轮的凸轮表格从第一凸轮表格切换到第二凸轮表格的指令。例如，凸轮表格520对应于第一凸轮表格，凸轮表格570对应于第二凸轮表格。在区域803中，按照区域802中的记述，显示所执行的处理内容。

微处理器100在梯形程序中记述凸轮动作开始的实例“第一凸轮”。微处理器100在第一个实例中指定“第一凸轮表格”，在第二个实例中指定“第二凸轮表格”。微处理器在第一个实例的动作中且将节点_2设为“真”时，执行第二个实例，从而将所利用的凸轮表格从第一凸轮表格切换为第二凸轮表格。

另外，凸轮表格的切换命令也可以使用ST（Structure Text，结构文本）语言来代替梯形语言。

图16是表示了图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。参照图16，在时刻t1中，接点_1成为“真”，在时刻t2（t1<t2）中，CPU单元13开始进行使用了第一凸轮表格的动作控制。在时刻t3（t2<t3）中，接点_2成为“真”。如果接点_2成为“真”，则将控制内容从使用了第一凸轮表格的动作控制切换为使用了第二凸轮表格的动作控制。

在电子凸轮动作中用户发出了凸轮表格的切换指示的情况下，凸轮表格读入部504读入新的凸轮表格，比较接受了凸轮表格切换指示的时刻的主轴的位置p(t)（即，位移）和在新的凸轮表格中定义的主轴的位置，根据大于p(t)的位置继续进行凸轮动作。

例如，在凸轮表格520和凸轮表格570中相位的值一致。这时，例如如图14所示，在凸轮表格520的相位θa中输入了切换的指示的情况下（在图16中，接点_2成为“真”的情况下），微处理器100使用与大于相位θa的凸轮表格570的相位对应的位移，执行动作运算程序234。例如，微处理器100使用与凸轮表格570中的相位θa的下一相位（θa+0.1°）相对应的位移，执行动作运算程序234。之后，微处理器100执行以相位（θa+0.1°）为开始点的基于相位的升序的处理。

图17是用于说明凸轮表格的切换时的处理的图。参照图17，在将凸轮表格从当前使用的第i凸轮表格（未图示）变更为第j凸轮表格的情况下，假设凸轮表格的切换指示时的主轴的相位为200°。此外，在第j凸轮表格的相位中，设为180°的下一个为210°。其中，i、j是自然数。

在该情况下，CPU单元对控制对象设备输出指令值，使得作为从动轴的控制对象设备的位移（位置）成为与大于200°的210°的相位对应的100mm。

如果用户在凸轮表格切换时指定的后述的平滑功能的使用的情况下，平滑处理部505进行用于使从轴指令位置平滑地变化的处理，以便抑制在凸轮表格切换时产生的从轴指令位置的急剧的变化。由此，能够防止从动轴的伺服驱动器振荡。即，在凸轮表格切换时，能够降低从动轴的振动产生。

图18是表示了切换凸轮表格的步骤的流程图。参照图18，在步骤S102中，微处理器100判断是否接受了从多个电子凸轮中将凸轮表格切换的电子凸轮的指定。

微处理器100在判断为没有接受的情况下（在步骤S102中“否”），将处理进至步骤S110。微处理器100在判断为接受的情况下（在步骤S102中“是”），在步骤S104中判断是否接受了在切换之后使用的凸轮表格的指定。

微处理器100在判断为没有接受的情况下（在步骤S104中“否”），将处理进至步骤S110。微处理器100在判断为接受的情况下（在步骤S104中“是”），在步骤S106中将由所指定的电子凸轮（例如为第一电子凸轮）使用的凸轮表格从当前使用的凸轮表格（例如为凸轮表格520）切换为指定的凸轮表格（例如为凸轮表格570）。

在步骤S108中，微处理器100执行使用了切换后的凸轮数据的动作控制。在步骤S110中，微处理器100判断使用了指定的电子凸轮的控制是否结束。微处理器100在判断为结束的情况下（在步骤S108中“是”），结束一连串的处理。微处理器100在判断为没有结束的情况下（在步骤S108中“否”），将处理进至步骤S102。

而且，对于切换凸轮表格的控制命令，能够在高优先级定周期任务中记述切换凸轮表格的控制命令，或者也可以在低优先级定周期任务中记述该控制命令。

图19是表示了在高优先级定周期任务中记载了切换凸轮表格的控制命令时的数据流的图。参照图19，在UPRG710中记述了用于切换凸轮表格的控制命令FB（功能块）711。这时的数据的大致的流向的顺序为，（1）从设备→OI701→FB711→MC702→OI703→伺服电动机驱动器3、（2）MC704→OI705→伺服电动机驱动器3、（3）MC706→OI707→伺服电动机驱动器3。

图20是表示了在低优先级定周期任务中记载了切换凸轮表格的控制命令时的数据流的图。参照图20，在UPRG720中记述了用于切换凸轮表格的控制命令FB（功能块）721、722。这时的数据的大致的流向的顺序为，从设备→OI701→MC702→UPRG720（FB721、722）→OI706→OI707→伺服电动机驱动器3。

（变形例）

但是，在图14（b）中，如上所述，在进行凸轮表格的切换的周期中，在相位θa的时刻作为指令值的位移δ的值急剧地从δ1变化为δ2。如此的急剧变化不是优选的。此外，在相位θa附近的由CPU单元13的运算结果超过能够由动作控制功能模块输出的最高加速度、最高减速度和/或最高加加速度的情况下，无法进行如图14（b）所示的急剧的位移的变化的控制。根据这些理由，优选为在进行了凸轮表格的切换的控制周期中，进行使用了对凸轮表格570的数据进行平滑处理而得到的凸轮表格的控制。另外，在以下为了便于说明，将对凸轮表格570的数据进行平滑处理而得到的凸轮数据称为“凸轮表格570A”。此外，另外，将基于凸轮表格570A的凸轮曲线称为“凸轮曲线560A”。

图21是用于说明凸轮表格的切换前后的电子凸轮的动作的图。具体地，图21是用于说明在由CPU单元13进行基于凸轮表格520的处理时，CPU单元13将用于凸轮动作的凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570时的电子凸轮的动作的图。

参照图21，微处理器若接受从凸轮表格520至凸轮表格570的切换指令，则在接受了该指令的控制周期执行代替凸轮表格570而使用了凸轮表格570A的处理。微处理器100若使用一次凸轮表格570A，则在下一控制周期中执行代替凸轮表格570A而使用了凸轮表格570的处理。

如此，CPU单元13在接受了切换凸轮表格的指示的控制周期中，使用平滑后的凸轮表格，从而能够降低产生急剧的位移的变化的情况。

通过由微处理器100使用在非易失性存储器106中预先存储的平滑滤波器，实现上述的平滑处理。平滑滤波器对急剧的变化进行平滑，因此优选为具有低通特性。作为具有低通特性的代表性的平滑滤波器，例如举出一次延迟滤波器、高次延迟滤波器、移动平均滤波器。

图22是表示了关于平滑处理的处理的流程的流程图。该流程图所示的处理在图18的步骤S108中执行。

参照图22，在步骤S202中，微处理器100判断是否执行平滑处理。在后面叙述该判断的方法（图23）。微处理器100在判断为执行平滑处理的情况下（在步骤S202中“是”），在步骤S204中进行平滑处理。微处理器100在判断为不执行平滑处理的情况下（在步骤S202中“否”），结束一连串的处理。

在步骤S206中，微处理器100判断电子凸轮的1周期（也称为“凸轮周期”）是否结束。即，微处理器100判断包括了凸轮表格的切换时刻的周期是否结束。微处理器100在判断为结束的情况下（在步骤S206中“是”），在步骤S208中判断在移动量中是否存在余量。微处理器100在判断为没有结束的情况下（在步骤S206中“否”），将处理进至步骤S204。

微处理器100在判断为存在余量的情况下（在步骤S208中“是”），在步骤S210中判断是否在下一电子凸轮的周期中实施用于补偿移动量的不足量的遗留处理。在后面叙述该判断的方法（图23）。微处理器100在判断为进行遗留处理的情况下（在步骤S210中“是”），将处理进至步骤S204。微处理器100在判断为不进行遗留处理的情况下（在步骤S210中“否”），停止平滑处理的执行。即，微处理器在下一电子凸轮的周期中不进行平滑处理。

平滑处理部505在进行如上所述的平滑处理的情况下，例如使用传递函数G(s)成为以下的式（1）的一次延迟滤波器。

G(s)=1/(T×s+1)…（1）

式（1）中的“T”是时间常数。“T”的值越大，越平滑地进行平滑。另外，一般地低通滤波器存在信号的相位延迟的特性。此外，相位的延迟程度和平滑度处于折中的关系。在凸轮表格的切换之后，消除该相位延迟的情况下，需要将“T”设定得小。

图26是表示了使用平滑滤波器的情况下的图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。参照图26，在时刻t1中，接点_1成为“真”，在时刻t2（t1<t2）中，CPU单元13开始进行使用了第一凸轮表格的动作控制。在时刻t3（t2<t3）中，接点_2成为“真”。如果接点_2成为“真”，则将控制内容从使用了第一凸轮表格的动作控制切换为使用了第二凸轮表格和平滑滤波器的动作控制。

另外，在上述中说明了使用通过对凸轮表格570的数据进行平滑处理而得到的凸轮表格来进行控制的情况，但不限定于此。也可以将CPU单元13构成为如下：在切换凸轮曲线的情况下，设置用于连接双方的曲线的切换区间，并通过多项式曲线来连接该区间，从而不产生不连续的从轴位置指令，进行平滑的切换。

图27是在使用多项式曲线的情况下的关于电子凸轮500的系统结构的图。参照图27，关于电子凸轮的系统通过电子凸轮运算部501、插值部502、开关部503、凸轮表格读入部504、平滑处理部505、多个凸轮表格、开关部506、多项式曲线运算部507来实现。另外，与图9相同地，图27表示从编码器19对电子凸轮500输入主轴指令位置（编码器位置）的例子。

开关部506是用于切换电子凸轮运算功能和多项式曲线预算功能的电路。CPU单元13进行以下的处理。

首先，关于电子凸轮500的系统（CPU单元13）在凸轮表格的切换之前，将开关部506连接到电子凸轮运算部501。关于电子凸轮500的系统在接受到凸轮表格的切换指示的情况下，将开关部506连接到多项式曲线运算部507。接着，关于电子凸轮500的系统设定切换区间的主轴距离（位置宽度），将该主轴距离设为△P。关于电子凸轮500的系统在主轴位置从切换开始位置变化△P以上的情况下，将开关部506重新连接到电子凸轮运算部501。

以下，表示如下的例子：在文献“Cam Design and Manufacturing HandbookSecond Edition”（Robert L.Norton著INDUSTRIAL PRESS INC2009）所记载的B-SPLINE的式中，进行B-SPLINE5次中的从动轴指令运算。

（i）电子凸轮500将切换时的主轴位置、从轴位移、从轴速度和从轴加速度分别设为P1、S1、V1和A1。

（ii）电子凸轮500求出在切换后的凸轮曲线处于主轴位置（P1+△P）时的从轴位移、从轴速度和从轴加速度的位移，并将其设为S2、V2和A2。

（iii）电子凸轮500将设为主轴位置P、从轴指令位置S时的多项式曲线设为以下的式（2）。

S(P)=C1+C2×P+C3×P^2+C4×P^3+C5×P^4+C6×P^5…（2）

其中，C1～C5是满足以下的边界条件的系数。另外，“^”（hat-mark）是表示幂乘计算的运算符。

S(P1)=S1

S’(P1)=V1

S’’(P1)=A1

S(P2)=S2

S’(P2)=V2

S’’(P2)=A2

其中，“’”是表示微分的运算符。

（iv）电子凸轮500使用式（2），计算切换区间中的从动轴指令位置。

图28是表示了在使用了多项式的情况下的图15所示的凸轮表格的切换的定时图的图。参照图28，在时刻t1中，接点_1成为“真”，在时刻t2（t1<t2）中，CPU单元13开始进行使用了第一凸轮表格的动作控制。在时刻t3（t2<t3）中，接点_2成为“真”。如果接点_2成为“真”，则CPU单元13进行使用了多项式的平滑处理。如果经过切换区间（t3～t4），则CPU单元13将控制内容从使用了第一凸轮表格的动作控制切换为使用了第二凸轮表格的动作控制。

图23是用于说明进行平滑处理时的平滑图案的图。在用户指定凸轮表格的切换时的平滑处理方法的情况下，例如使用上述的功能块方式的命令。具体地，用户在命令“MC_CamIn”中追加用于指定平滑图案的输入变量“CamTransition”。“CamTransition”例如为列举符型，能够指定图23所示的平滑图案的其中一个。

列举符为“_mcCTNone”的情况下，微处理器100不进行平滑处理。在列举符为“_mcCTMaxAccDec”的情况下，微处理器100通过最大加速度进行抑制。这时，在凸轮的1周期中不结束的情况下，输出错误。在列举符为“_mcCTMaxAccDecCyclic”的情况下，微处理器100通过最大加速度进行抑制。这时，在凸轮的1周期中没有结束的情况下，在下一循环中处理不足量（即，余量）。即，CPU单元13进行遗留处理。

在列举符为“_mcCTFiltering”的情况下，微处理器100使用平滑滤波器。这时，在凸轮的1周期中不结束的情况下，微处理器100进行错误输出。在列举符为“_mcCTFilteringCyclic”的情况下，微处理器100使用平滑滤波器。这时，在凸轮的1周期中没有结束的情况下，在下一循环中处理不足量。

在列举符为“_mcCTPoly5”的情况下，微处理器100通过5次多项式进行插值处理。另外，在这里例举了5次多项式，但是构成为微处理器100通过3次以上的多项式进行插值处理即可。

<F.CPU单元的总结>

（1）CPU单元13是执行动作控制和时序控制的PLC的运算单元。CPU单元13具备：微处理器100；控制程序230，用于进行使用了凸轮表格的动作控制，在该凸轮表格中，对电子凸轮500的主轴的各个相位将该电子凸轮的从轴的位移相对应；以及存储器，存储了凸轮表格520和凸轮表格570。

微处理器100使用凸轮表格520来执行控制程序230，将该执行结果输出到与从轴对应的控制对象设备。微处理器100在控制程序230的执行中接受预先决定指示，则将用于控制程序230的执行的凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570。微处理器100基于该切换，将使用了凸轮表格570的控制程序230的执行结果输出到控制对象设备。

由此，CPU单元13能够迅速地进行凸轮表格的切换。

（2）上述存储器包括非易失性存储器106和易失性的主存储器104。非易失性存储器106存储凸轮表格520和凸轮表格570。微处理器100从非易失性存储器106读出凸轮表格520和凸轮表格570，将该读出的凸轮表格520、570展开到主存储器104。微处理器100在接受到上述的预先决定的指示之前，使用所展开的凸轮表格520来执行控制程序230。微处理器100在展开之后接受上述预先决定的指示，则使用所展开的凸轮表格570来执行控制程序230。

微处理器100将凸轮表格520、570展开到易失性的主存储器104之后，将所使用的凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570。因此，CPU单元13在进行切换时，与从非易失性存储器106读出凸轮表格570的结构相比，能够迅速地进行凸轮表格的切换处理。

（3）微处理器100在将用于控制程序230的执行的凸轮表格从凸轮表格520切换到凸轮表格570的情况下，使用与大于该切换时的凸轮表格520中的相位的凸轮表格570的相位相对应的位移，执行控制程序230。由此，CPU单元13能够关于相位进行连续的处理。

（4）上述存储器还存储关于加速度的上限值和关于减速度的上限值。微处理器100在切换紧后的控制对象设备的加速度超过关于加速度的上限值的情况下，将所述控制对象设备的加速度限制为关于上述加速度的上限值。微处理器100在切换紧后的控制对象设备的减速度超过关于减速度的上限值的情况下，将所述控制对象设备的减速度限制为关于减速度的上限值。由此，CPU单元13能够防止伴随用户没有意图的急剧的加速/减速的控制对象设备的移动。

（5）上述存储器还存储对凸轮表格进行平滑的平滑滤波器。微处理器100在切换紧后，通过平滑滤波器对凸轮表格570中的位移进行平滑处理。由此，CPU单元13在凸轮表格的切换时能够实现控制对象设备的平滑的移动。

（6）上述存储器还存储3次以上的高次多项式。微处理器100在切换紧后，通过高次多项式对凸轮表格570中的位移进行平滑处理。由此，CPU单元13在凸轮表格的切换时能够实现控制对象设备的平滑的移动。

（7）微处理器100进行如下的处理：在该处理中，在动作控制中的电子凸轮的1个或多个凸轮周期中，对因进行不输出凸轮表格570的位移的控制而产生的控制对象设备的移动量的不足量进行补偿。由此，CPU单元13例如执行平滑处理的情况下、和/或设定了上述的关于加减速度的上限值的情况下，也能够降低或消除控制对象设备的移动量的不足。

（8）微处理器100接受如下的命令，该命令指定在1个凸轮周期中无法补偿移动量的不足量的情况下，作为错误进行处理、还是在下一凸轮周期中也进行补偿不足量的处理。由此，在1个凸轮周期中无法补偿移动量的不足量的情况下，用户能够选择作为错误例如停止处理、还是在下一凸轮周期中进行补偿不足量的处理。

（9）控制程序230包括：动作运算程序234、进行对动作运算程序234提供在该动作运算程序234的执行中所需的指示的处理的用户程序236。微处理器100在每个定周期T1中重复执行动作运算程序234，在每个定周期T1的整数倍的定周期T2中重复进行用户程序236。在定周期T1的任务或定周期T2的任务中记述用户程序236中的用于进行上述切换的程序。由此，能够在高优先级定周期任务或低优先级定周期任务中记载用于切换凸轮表格的控制命令。

而且，如图1所示，在PLC系统SYS中构成为，PLC1的CPU单元13执行动作控制和时序控制。更具体地，CPU单元13的微处理器100（参照图2）执行动作控制和时序控制。

但是，也可以是，作为CPU单元，单独设置动作控制用的单元和时序控制用的单元，由不同的处理器（微处理器）来执行动作控制和时序控制。即，由动作控制用的单元的处理器执行动作控制，由时序控制用的处理器执行时序控制。

或者，作为微处理器100利用双核的处理器或多核的处理器的情况下，也可以将CPU单元13构成为，由1个核执行动作控制，剩下的核的其中一个执行时序控制。

＜G.支持装置＞

接着，说明用于进行在PLC1中执行的程序的制作以及PLC1的维护等的PLC支持装置8。

图24是表示对本发明的实施方式的CPU单元连接而使用的PLC支持装置8的硬件结构的示意图。参照图24，PLC支持装置8一般由通用的计算机构成。另外，从维护性的观点出发，优选是在可移动性方面优越的笔记本型的个人计算机。

参照图24，PLC支持装置8包括：执行包含OS的各种程序的CPU81、存储BIOS或各种数据的ROM（只读存储器）82、提供用于存储在CPU81中的程序的执行所需的数据的作业区域的存储器RAM83、以非易失性方式存储在CPU81中执行的程序等的硬盘（HDD）84。

PLC支持装置8还包括接受来自用户的操作的键盘85以及鼠标86、用于对用户提示信息的监视器87。进而，PLC支持装置8包括用于与PLC1（CPU单元13）等进行通信的通信接口（IF）。

如后所述，在PLC支持装置8中执行的各种程序被存储在CD-ROM9中而流通。该存储在CD-ROM9中的程序通过CD-ROM（致密盘只读存储器）驱动器88所读取，并存储到硬盘（HDD）84等中。或者，也可以从高层的主计算机等通过网络而下载程序。

如上所述，由于使用通用的计算机而实现PLC支持装置8，所以不进行除此之外的详细的说明。

图25是表示连接到本发明的实施方式的CPU单元而使用的PLC支持装置8的软件结构的示意图。参照图25，在PLC支持装置8中执行OS310，提供可执行在PLC支持程序320中包含的各种程序的环境。

PLC支持程序320包括编辑程序321、编译程序322、调试程序323、仿真用时序命令运算程序324、仿真用动作运算用程序325、通信程序326。在PLC支持程序320中包括的各个程序，典型地以存储在CD-ROM9中的状态流通，并安装到PLC支持装置8中。

编辑程序321提供用于生成用户程序236的输入和编辑的功能。更具体地说，编辑程序321除了提供用户操作键盘85或鼠标86而生成用户程序236的源程序330的功能之外，还提供生成的源程序330的保存功能和编辑功能。此外，编辑程序321接受来自外部的源程序330的输入。

编译程序322提供用于对源程序330进行编译，从而生成可在CPU单元13的微处理器100中执行的目标程序形式的用户程序236的功能。此外，编译程序322提供用于对源程序330进行编译，从而生成可在PLC支持装置8的CPU81中执行的目标程序形式的用户程序340的功能。该用户程序340是用于通过PLC支持装置8对PLC1的动作进行仿真（模拟）的、仿真用的目标程序。

调试程序323提供用于对用户程序的源程序进行调试的功能。作为该调试的内容，包括在源程序中将用户指定的范围部分性地执行、跟踪源程序的执行中的变量值的时间变化的动作。

调试程序323还提供用于执行作为仿真用的目标程序的用户程序340的功能。在该仿真时，使用在PLC支持程序320中包括的仿真用时序命令运算程序324和仿真用动作运算程序325，来代替在CPU单元13的系统程序中包括的时序命令运算程序232和动作运算程序234。

通信程序326提供用于对PLC1的CPU单元13传送用户程序236的功能。

一般，在PLC1中安装的系统程序210，在CPU单元13的制造阶段存储在CPU单元13的非易失性存储器106中。其中，若在CD-ROM9中存储系统程序210，则用户还能够将CD-ROM9的系统程序210复制到PLC支持装置8，利用通信程序326提供的功能而将复制的系统程序210传送到CPU单元13。此外，若在CD-ROM9中存储在PLC1的CPU单元13中执行的实时OS200，则也能够通过用户操作将实时OS200再次安装到PLC1中。

应认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的。本发明的范围并非由上述的说明所表示，而是由权利要求书所表示，意图包括与权利要求书的范围等同的含义和范围内的全部变更。

标号说明

1 PLC、2 现场网络、3 伺服电动机驱动器、4 伺服电动机、5 终端、6 检测开关、7 继电器、8 PLC支持装置、10 连接电缆、11 系统总线、12 电源单元、13、14、53 单元、15 特殊单元、19 编码器、51终端总线、52 通信耦合器、83 RAM、87 监视器、100 微处理器、102芯片组、104 主存储器、106 非易失性存储器、108 系统定时器、110 连接器、120 系统总线控制器、122、142 控制电路、124 系统总线控制电路、126、146 缓存存储器、130 系统总线连接器、140 现场网络控制器、144 现场网络控制电路、200 实时OS、210、220 系统程序、212 调度器程序、230 控制程序、232 时序命令运算程序、234 动作运算程序、236、340 用户程序、320 支持程序、400 主轴、500 电子凸轮、500A 机械式凸轮、501 电子凸轮运算部、502 插值部、503 开关部、504 凸轮表格读入部、505 平滑处理部、510、560、560A 凸轮曲线、520、570、570A 凸轮表格、600 从动轴、ME 凸轮机构、SYS 系统。

Claims

1.一种运算单元，是执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元，具备：

处理器；以及

存储器，存储有用于进行使用了对电子凸轮的主轴的各个相位相对应了该电子凸轮的从动轴的位移的凸轮表格的动作控制的程序、作为所述凸轮表格的第1凸轮表格和第2凸轮表格，

所述处理器，

使用所述第1凸轮表格来执行所述程序，将该执行结果输出到与所述从动轴对应的控制对象设备，

若在所述程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于所述程序的执行的凸轮表格从所述第1凸轮表格切换到所述第2凸轮表格，

基于所述切换，将使用了所述第2凸轮表格的所述程序的执行结果输出到所述控制对象设备。

2.如权利要求1所述的运算单元，其中，

所述存储器包括非易失性存储器和易失性存储器，

所述非易失性存储器存储有所述第1凸轮表格和所述第2凸轮表格，

所述处理器，

从所述非易失性存储器读出所述第1凸轮表格和所述第2凸轮表格，将该读出的凸轮表格展开到所述易失性存储器，

在接受所述预先决定的指示之前，使用所述展开的所述第1凸轮表格来执行所述程序，

若在所述展开之后接受所述预先决定的指示，则使用所述展开后的所述第2凸轮表格来执行所述程序。

3.如权利要求1或2所述的运算单元，其中，

所述处理器在将用于所述程序的执行的凸轮表格从所述第1凸轮表格切换到所述第2凸轮表格的情况下，使用与大于所述切换时的所述第1凸轮表格中的相位的所述第2凸轮表格的相位相对应的位移，执行所述程序。

4.如权利要求3所述的运算单元，其中，

所述存储器还存储有关于加速度的上限值和关于减速度的上限值，

所述处理器，

在所述切换紧后的所述控制对象设备的加速度超过关于所述加速度的上限值的情况下，将所述控制对象设备的加速度限制为关于所述加速度的上限值，

在所述切换紧后的所述控制对象设备的减速度超过关于所述减速度的上限值的情况下，将所述控制对象设备的减速度限制为关于所述减速度的上限值。

5.如权利要求3所述的运算单元，其中，

所述存储器还存储有用于平滑所述凸轮表格的平滑滤波器，

所述处理器在所述切换紧后，通过所述平滑滤波器对所述第2凸轮表格中的所述位移进行平滑处理。

6.如权利要求3所述的运算单元，其中，

所述存储器还存储有3次以上的高次多项式，

所述处理器在所述切换紧后，通过所述高次多项式对所述第2凸轮表格中的所述位移进行平滑处理。

7.如权利要求4至6的任一项所述的运算单元，其中，

所述处理器进行如下的处理，在该处理中，在所述动作控制中的所述电子凸轮的1个或多个的凸轮周期中，对因进行不输出所述第2凸轮表格的位移的控制而产生的所述控制对象设备的移动量的不足量进行补偿。

8.如权利要求7所述的运算单元，其中，

所述处理器接受如下的命令，该命令指定在所述1个凸轮周期中无法补偿所述移动量的不足量的情况下，作为错误进行处理还是在下一凸轮周期中还进行补偿不足量的处理。

9.如权利要求1至8的任一项所述的运算单元，其中，

所述程序包括动作运算程序、和进行对所述动作运算程序提供在该动作运算程序的执行中所需的指示的处理的用户程序，

所述处理器，

在每个第1定周期中重复进行动作运算程序的执行，

在每个所述第1定周期的整数倍的第2定周期中重复进行所述用户程序，

在所述第1定周期的任务或所述第2定周期的任务中记述所述用户程序中的用于进行所述切换的程序。

10.一种输出控制方法，是在执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元中的输出控制方法，

所述运算单元存储有用于进行使用了对电子凸轮的主轴的各个相位相对应了该电子凸轮的从动轴的位移的凸轮表格的动作控制的程序、作为所述凸轮表格的第1凸轮表格和第2凸轮表格，

所述输出控制方法具备：

所述运算单元的处理器使用所述第1凸轮表格来执行所述程序，将该执行结果输出到与所述从动轴对应的控制对象设备的步骤；

所述处理器若在所述程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于所述程序的执行的凸轮表格从所述第1凸轮表格切换到所述第2凸轮表格的步骤；以及

所述处理器基于所述切换，将使用了所述第2凸轮表格的所述程序的执行结果输出到所述控制对象设备的步骤。

11.一种程序，用于控制执行动作控制和时序控制的可编程逻辑控制器的运算单元，其中，

所述程序使所述运算单元执行如下步骤：

使用所述第1凸轮表格来执行所述程序，将该执行结果输出到与所述从动轴对应的控制对象设备的步骤；

若在所述程序的执行中接受预先决定的指示，则将用于所述程序的执行的凸轮表格从所述第1凸轮表格切换到所述第2凸轮表格的步骤；以及

基于所述切换，将使用了所述第2凸轮表格的所述程序的执行结果输出到所述控制对象设备的步骤。