CN110419009B - 控制器以及控制方法 - Google Patents

Abstract

在序列控制和环路控制混合存在而控制器进行控制的情况下，不使传输定时、传输周期的设定繁杂化，而能够进行恰当的控制。为此，在本发明中，作为控制器，具备将储存于用于进行外部设备的控制的控制用存储器的存储于控制用存储器的控制数据拷贝到用于与监视终端侧进行传输处理的传输用存储器的拷贝处理部。基于用于控制外部设备的控制程序中的指示，执行向该传输用存储器的拷贝处理。

Description

控制器以及控制方法

技术领域

本发明涉及控制器以及控制方法。

背景技术

以往，被用作进行上下水道工厂设备(plant)等的监视控制的工厂设备监视控制系统的计算机由于存储器的大容量化发展加上处理器的运算性能也提高，使利用大容量的运算程序的高速运算成为可能。

在其中，以PLC(可编程逻辑控制器)为首的控制器能够以1台实现许多控制设备的监视、操作，从工厂设备的维持保养的方面来看，也实现了低成本和高效化。

作为使用控制器的以往的控制系统，例如专利文献1记载的内容是已知的。

专利文献1记载的控制系统成为通过高速传输线路和低速传输线路连接中央计算机和控制器的结构。而且，在序列控制(电气控制)中使用高速传输线路，在环路控制(仪表控制)中使用低速传输线路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2598661号公报

发明内容

本发明将解决的问题

如专利文献1记载，通过分开序列控制用的传输线路和用于取得测量数据的环路控制用的传输线路，使中央计算机的通信负荷降低，并且能够防止来自监视终端的操作指令的应答延迟。

然而，如果分开序列控制用的传输线路和环路控制用的传输线路，则由于需要在控制器内将功能分割到序列控制用控制器和环路控制用控制器，存在系统结构变得非常复杂这样的问题。

另外，如专利文献1记载，在仅将2个传输线路内的序列控制用的传输线路作为高速传输线路的情况下，还存在定时处理等依赖于时间的控制逻辑繁杂化这样的问题。

本发明的目的在于，在控制器进行序列控制和环路控制混合存在的控制的情况下，传输定时、传输周期的设定不会繁杂化，而能够进行恰当的控制。

问题的解决方案

为了解决上记问题，采用例如权利要求书中记载的结构。

本申请包括解决上述问题的多个手段，举一个例子的话，应用于一种控制器，该控制器与监视终端经由传输线路连接，基于来自监视终端的控制数据进行外部设备的测量以及操作。

控制器具备：传输部，与监视终端进行数据的传输；通信部，与外部设备进行通信，进行来自外部设备的测量数据的取得以及操作外部设备的操作数据的发送；控制用存储器，储存经由通信部监视并控制外部设备的控制数据和控制程序；传输用存储器，储存经由传输部传输到监视终端的传输数据和从监视终端取得的传输数据；运算部，执行利用储存于控制用存储器及传输用存储器的数据的运算；以及拷贝处理部，基于储存于控制用存储器的控制程序中的指示，进行将储存于控制用存储器的控制数据通过运算部中的运算处理拷贝到传输用存储器的拷贝处理，并且进行将储存于传输用存储器的传输数据通过运算部中的运算处理拷贝到控制用存储器的拷贝处理。

附图说明

图1是示出利用根据本发明的一个实施例的控制器的监视控制系统的结构图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的控制器的结构图。

图3是示出应用于根据本发明的一个实施例的控制器的计算机的例子的结构图。

图4是示出根据本发明的一个实施例的控制器的控制程序储存部的例子的结构图。

图5是示出根据本发明的一个实施例的控制器的传输数据储存部和控制数据储存部的例子的结构图。

图6是示出根据本发明的一个实施例的控制器的传输处理的例子的流程图。

图7是示出根据本发明的一个实施例的控制器的控制处理的例子的流程图。

图8是示出根据本发明的一个实施例的控制器的拷贝处理的例子的流程图。

图9是示出由根据本发明的一个实施例的控制器执行的梯形图(ladder)程序的一个例子的说明图。

(符号说明)

1：监视控制系统；2：监视终端；3：控制器；4：外部设备；5：传输线路；10：存储器；20：传输部；30：运算部；40：通信部；50：传输用存储器；51、51′：传输处理部；52：传输数据储存部；60：控制用存储器；61：拷贝处理部；62：控制处理部；63：控制程序储存部；64：控制数据储存部；70：编程装置；100：梯形图程序；110：变换定义；120：环路控制程序；200、200′：传输用测量数据储存部；201、201′：传输用操作数据储存部；210：测量数据储存部；211：操作数据储存部；900：计算机；901：CPU；902：ROM；903：RAM；904：非易失性存储装置；905：网络接口；906：输入装置；907：显示装置；910：总线。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施例(以下称为“本例”)。

[1.系统整体的结构]

图1是示出利用本例的控制器3的监视控制系统1的结构例的图。

如图1所示，本例的监视控制系统1具备：监视终端2，监视外部设备4、控制器3的状态；以及控制器3，与该监视终端2通过传输线路5连接。控制器3准备有多台设备。虽然在图1中仅示出1台，但监视终端2有时也准备多台。

控制器3控制外部设备4。在外部设备4中，包括例如流量计、水位计等测定设备、进行泵、阀等的操作的控制设备。在图1中，示出对1个控制器3连接1个外部设备4的结构，但也可以对1个控制器3连接多台外部设备4。

如果表示这样的监视控制系统1的一个例子，则例如，有诸如上水道工厂设备下水道工厂设备的工厂设备系统。在应用于这样的工厂设备系统的监视控制系统1的情况下，如果控制器3取得来自作为外部设备4的流量计的测定值，则将该测定值(例如送风量1000m³/h)存储在控制器3内的存储器。另外，通过控制器3运算基于来自监视终端2的指示的设定值(例如送风量设定800m³/h)，并将运算结果(例如风量调节阀开度80％)输出到外部设备4，进行风量控制。作为工厂设备系统的控制器3由例如PLC(programmable logiccontroller，可编程逻辑控制器)构成。

此外，传输线路5除了通过有线方式直接连接的传输线路以外，也可以是基于无线方式的传输线路。另外，也可以准备多个传输线路5，使高速进行数据传输的所使用的高速传输线路和低速进行数据传输的低速传输线路混合存在。

[2.控制器的结构]

图2是示出控制器3的功能的内部结构图。

控制器3具备具有传输用存储器50和控制用存储器60这2个区域的存储器10、传输部20、运算部30、以及通信部40。

在传输部20中，控制器3经由传输线路5与监视终端2进行数据传输处理。在通信部40中，控制器3在与外部设备4之间进行通信处理。

传输用存储器50具备传输处理部51、以及传输数据储存部52。控制用存储器60具备拷贝处理部61、控制处理部62、控制程序储存部63、以及控制数据储存部64。

从外部设备4经由通信部40取得的测量数据被储存在控制用存储器60的控制数据储存部64。在此处的测量数据，例如，有表示抽出泵的运转状态、停止状态的数据、测量状态而得到的数据。

另外，从监视终端2经由传输部20取得的操作数据被储存在传输用存储器50的传输数据储存部52。在此处的操作数据，例如，有抽出泵的运转指令、停止指令的数据。

控制处理部62为了制作从控制器3发送到监视终端2的测量数据、发送到外部设备4的操作数据，依照储存于控制程序储存部63的梯形图程序，利用运算部30执行序列控制或者环路控制，将执行结果储存在控制数据储存部64。

拷贝处理部61将储存于控制数据储存部64的测量数据拷贝到传输数据储存部52，并且将储存于传输数据储存部52的操作数据拷贝到控制数据储存部64。通过储存于控制程序储存部63的梯形图程序的1个步骤，执行该拷贝处理部61中的拷贝处理。

传输处理部51将储存于传输数据储存部52的测量数据从传输部20发送到监视终端2。另外，传输处理部51将由传输部20接收到的、来自监视终端2的操作数据储存在传输数据储存部52。

控制器3由计算机构成。

图3示出构成控制器3的计算机的硬件的例子。

作为控制器3的计算机900具备与总线910分别连接的CPU(Central ProcessingUnit：中央处理装置)901、ROM(Read Only Memory，只读存储器)902、以及RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)903。进一步，计算机900具备非易失性存储装置904、网络接口905、输入装置906、以及显示装置907。

CPU901从ROM902读出并执行实现控制器3具备的各功能的软件的程序代码。在RAM903中临时地写入在运算处理的途中产生的变量、参数等。例如，在控制器3中，通过CPU901读出记忆于ROM902的程序，执行外部设备4的测量数据的读出、操作数据的供给等处理。

作为非易失性存储装置904，例如，利用HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive，固态驱动器)、软盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性的存储器等。在该非易失性存储装置904中，除了OS(Operating System，操作系统)、各种参数以外，还记录有用于使计算机900作为控制器3发挥功能的程序。

在网络接口905中，例如，利用NIC(Network Interface Card，网络接口卡)等，能够经由被连接端子的LAN(Local Area Network，局域网)、专用路线等，发送接收各种数据。例如，控制器3从网络接口905经由LAN用的电缆等连接到监视终端2。另外，外部设备4也通过网络接口905(或者未图示的通信部)与计算机900连接。

输入装置906由键盘、鼠标等构成。显示装置907由液晶显示器等构成。这些输入装置906、显示装置907，例如，在控制器3的保养作业时等被使用。

[3.控制器的控制程序储存部的结构]

图4示出控制程序储存部63的结构。

在控制程序储存部63中储存有用于控制处理部62中的控制的梯形图程序100、用于拷贝处理部61的变换定义110、以及环路控制程序120。

梯形图程序100、变换定义110、以及环路控制程序120设为能够从与控制器3连接的编程装置70进行程序的修正、载入。编程装置70在控制程序的制作时、修正时，与控制器3连接。

梯形图程序100由在寄存器中定义的构成要素(接点、线圈等)、和辅助子例程(四则运算、环路控制等)构成。

通过记述于梯形图程序100的辅助子例程，读入并执行环路控制程序120。

变换定义110是在拷贝处理部61进行数据的拷贝时，将传输数据储存部52和控制数据储存部64中的拷贝场所与在相互的储存部中使用的设备名称相关联的例子。

例如，将从外部设备4取得的测量数据在控制数据储存部64中储存为“X000”，在拷贝处理部61中参照变换定义110，在传输数据储存部52中拷贝为“DI000”。

另外，将从监视终端2取得的操作数据在传输数据储存部52中储存为“DO300”，在拷贝处理部61中参照变换定义110，在控制数据储存部64拷贝为“M100”。

[4.传输数据储存部和控制数据储存部的结构]

图5示出控制器3的传输数据储存部52和控制数据储存部64的结构。另外，在图5还示出关于监视终端2侧的传输用存储器50′的传输数据储存部52′的结构。

控制器3的传输用存储器50内的传输数据储存部52具备传输用测量数据储存部200、和传输用操作数据储存部201，在各个储存部200、201中通过传输用数据的储存处理储存数据。另外，监视终端2也具有传输用存储器50′，在其内部具备传输处理部51′和传输数据储存部52′。监视终端2侧的传输数据储存部52′也与控制器3同样地，具备传输用测量数据储存部200′和传输用操作数据储存部201′。

而且，控制器3的控制用存储器60内的控制数据储存部64具备测量数据储存部210和操作数据储存部211，在各个储存部210、211中通过控制用数据的储存处理储存数据。

控制器3从外部设备4取得的测量数据被储存在测量数据储存部210。储存于该测量数据储存部210的测量数据被拷贝处理部61拷贝到传输用测量数据储存部200。

进一步，在控制器3侧的传输处理部51所进行的传输处理中，储存于控制器3侧的传输用测量数据储存部200的测量数据被发送到监视终端2，被监视终端2侧的传输处理部51接收。由该监视终端2侧的传输处理部51′接收到的测量数据被储存在监视终端2侧的传输用测量数据储存部200′。

另外，储存于监视终端2侧的传输用操作数据储存部201′的操作数据在监视终端2侧的传输处理部51′所进行的传输处理中，被发送到控制器3，被控制器3侧的传输处理部51接收。被控制器3的传输处理部51接收到的操作数据被储存在传输用操作数据储存部201。

进一步，被拷贝处理部61拷贝到操作数据储存部211。这些拷贝处理部61所进行的拷贝处理是在编程装置70中记述并载入的梯形图程序内执行的处理。

此外，储存于测量数据储存部210的测量数据是依照在编程装置70中记述并载入的梯形图程序，控制器3从外部设备4收集到的数据。另外，储存于操作数据储存部211的操作数据是依照在编程装置70中记述并载入的梯形图程序从控制器3送到外部设备4的数据。

[5.控制器中的处理的流程]

图6是示出控制器3的传输处理部51中的处理的流程图。

首先，在步骤S11中，监视终端2侧的传输处理部51′进行针对控制器3侧的传输处理部51发送储存于监视终端2侧的传输用操作数据储存部201′的操作数据的处理。然后，控制器3侧的传输处理部51将接收到的操作数据储存到控制器3侧的传输用操作数据储存部201。

接下来，在步骤S12中，控制器3侧的传输处理部51进行针对监视终端2侧的传输处理部51′发送储存于控制器3侧的传输用测量数据储存部200的测量数据的处理。然后，监视终端2侧的传输处理部51′将接收到的测量数据储存到监视终端2侧的传输用测量数据储存部200′。

在进行步骤S12的测量数据的发送接收之后，在接下来的传输定时返回到步骤S11的操作数据的发送接收。只要没有监视终端2或者控制器3的CPU异常、或者传输线路5的断线等所致的通信异常，则继续周期性地执行该步骤S11以及S12的传输处理。

图7是示出控制器3的控制处理部62执行的外部设备4的控制处理的流程的流程图。

首先，控制处理部62判断当前的定时是否为序列循环的开始定时(步骤S21)。在此，在并非序列循环的开始定时的情况下(步骤S21的“否”)，待机直至成为序列循环的开始定时为止。

然后，在步骤S21中，判断为是序列循环的开始定时的情况下(步骤S21的“是”)，进行储存于控制程序储存部63的控制用程序的读入(步骤S22)。接下来，控制处理部62执行读入的控制用程序(步骤S23)。

然后，通过控制用程序的执行，读入储存于测量数据储存部210的测量数据、和储存于操作数据储存部211的操作数据，执行运算部30中的运算(步骤S24)。

进一步，如果在步骤S24中执行的运算结果是测量数据则储存在测量数据储存部210，如果运算结果是操作数据，则储存在操作数据储存部211(步骤S25)。

例如，在将序列循环设定为200[ms]的情况下，步骤S21至步骤S25的执行时间以160[ms]完成。之后，再次转移到步骤S21，但由于未到达接下来的序列循环，所以在经过200[ms]之前，不从步骤S21转移到步骤S22而成为待机状态。只要在控制器3的CPU无异常，则连续地执行该步骤S21至步骤S25的1个序列循环的处理。此外，能够通过例如图4所示的编程装置70设定该序列循环。

图8是示出控制器3的拷贝处理部61中的拷贝处理的流程图。

首先，拷贝处理部61进行在控制程序储存部63中是否登记了变换定义110(图4)的确认(步骤S31)。在此，在未登记变换定义110的情况下(步骤S31的“否”)，不执行拷贝处理而结束。

然后，在步骤S31中，在登记了变换定义110的情况下(步骤S31的“是”)，拷贝处理部61读入变换定义110(步骤S32)。

之后，拷贝处理部61将储存于控制器3的传输用操作数据储存部201的操作数据，依照在步骤S32中读入的变换定义110的内容，拷贝到操作数据储存部211内的相应设备的存储器地址(步骤S33)。

进一步，拷贝处理部61将储存于测量数据储存部210的测量数据，依照在步骤S32中读入的变换定义110的内容，拷贝到控制器3的传输用测量数据储存部200内的相应设备的存储器地址(步骤S34)。通过该步骤S34中的拷贝处理的完成，拷贝处理部61结束拷贝处理。

[6.梯形图程序的执行例]

图9示出控制器3的控制处理部62中的梯形图程序100(参照图4)的执行例的概要。该图9所示的梯形图程序100能够通过例如编程装置70具备的显示装置(未图示)显示。

在梯形图程序100中，依次记述在1个序列循环T1中执行的指示(步骤S100、S110、S120、S130中的指示)。

首先，在步骤S100中，指示接点“X000”的ON(接通)，通过该接点“X000”的ON的执行，执行作为操作内容的线圈“M200”的ON。

接下来，在步骤S110中，指示接点“M300”的ON，通过该接点“M300”的ON的执行，辅助子例程“DDC”起动。通过辅助子例程“DDC”的起动，在基于环路控制程序120的环路控制中，执行外部设备4的控制。

接下来，在步骤S120中，指示接点“X001”以及“M100”的ON，通过该“X001”以及“M100”的ON的执行，执行线圈“Y100”的ON。

在此处的接点“M100”如图4所示，通过变换定义110与“DO300”关联起来，在该“M100”中，执行例如将来自外部设备4的测量数据、和来自监视终端2的操作数据记述在梯形图程序100的处理。

进一步，在步骤S130中，指示接点“M400”的ON，通过该接点“M400”的ON的执行，辅助子例程“COPY”起动。通过辅助子例程“COPY”起动，在拷贝处理部61中执行已经说明的图8的流程图所示的拷贝处理。

在执行步骤S130的处理之后，控制处理部62成为待机期间tx直至1个序列循环T1结束为止。

然后，在1个序列循环T1结束后，接下来的1个序列循环T2开始，重复步骤S100～S130的处理。这样，每固定期间(例如200[ms])重复执行各序列循环T1、T2、…中的处理。

在此，针对各个序列循环T1、T2、…的每一个，在作为1个序列循环内的最后的处理的步骤S130中，执行拷贝处理部61中的控制数据和传输数据的双向的拷贝处理。

通过这样进行拷贝处理，在拷贝处理完成的时间点，使储存于控制数据储存部64的测量数据以及操作数据、和储存于传输数据储存部52的传输用测量数据以及传输用操作数据一致。因此，控制器3传输到监视终端2时的传输数据成为反映该时间点的最新的控制完成的结果的数据。

在此，在本例中，控制器3能够按照进行针对外部设备的操作、测量数据的取得的周期，取得传输用的外部设备的状态的适当的数据。即，控制器3中的序列循环、和控制器3与监视终端2进行传输的定时未特别进行同步的处理，但监视终端2能够取得适当的控制结果的数据。关于控制器3针对外部设备4进行的控制指令，也无需如通过在控制途中插进新的传输数据来改写为不同的控制，而能够针对每1个序列循环进行适当的控制。

由此，本例的控制器3不考虑与监视终端2进行传输的传输周期，而能够基于来自监视终端2的指示，恰当地执行外部设备的控制。即，本例的控制器3无需追加用于使与监视终端2侧进行传输的控制的循环、和进行外部设备4的控制、测量的循环同步的控制逻辑，仅此就能够简化控制器3的控制结构。而且，在本例的控制器3的情况下，在进行外部设备4的控制、测量的控制程序的1个步骤中执行拷贝处理，所以无需用于进行拷贝处理的专用的控制处理，从这一点也具有控制结构变得简单这样的效果。

[7.变形例]

此外，在图9所示的梯形图程序的执行例中，作为1个序列循环的最后的处理，执行拷贝处理，但在梯形图程序的执行中控制状态变化前或后执行拷贝处理即可。例如，也可以作为1个序列循环的最初的步骤中的处理，执行拷贝处理。或者，如果是进行外部设备4的控制、测量之前或完成之后，则也可以在1个序列循环的途中的步骤中执行拷贝处理。

另外，在上述实施例中，对如上水道工厂设备、下水道工厂设备那样的水处理的工厂设备应用了监视控制系统1，但监视控制系统1也可以应用于工厂、发电站等的其他各种工厂设备。在该情况下，关于作为上述1个序列循环的期间的例子示出的200[ms]等值，也根据各个工厂设备中的控制状态变更。

进一步，本发明不限定于上述实施例，包括各种各样的变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的例子，不一定限定于具备说明的所有结构的例子。

另外，上述各结构、功能、处理部、处理单元等也可以通过例如用集成电路设计等而用硬件实现它们的一部分或者全部。

另外，上述各结构、功能等也可以通过处理器解释并执行实现各个功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够置于存储器、硬盘、SSD(SolidState Drive，固态驱动器)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质。

另外，关于控制线、信息线，示出认为说明上必要的部分，未必示出产品上的所有控制线、信息线。也可以认为实际上几乎所有结构相互连接。

Claims (5)

1.一种控制器，是能够进行序列控制和环路控制混合存在的控制的控制器，与监视终端经由传输线路连接，基于来自所述监视终端的控制数据，进行外部设备的测量以及操作，所述控制器具备：

传输部，与所述监视终端进行数据的传输；

通信部，与所述外部设备进行通信，进行从所述外部设备的测量数据的取得及操作所述外部设备的操作数据的发送；

控制用存储器，储存经由所述通信部监视并控制所述外部设备的控制数据和控制程序；

传输用存储器，储存经由所述传输部传输到所述监视终端的传输数据和从所述监视终端取得的传输数据；

运算部，执行利用储存于所述控制用存储器及所述传输用存储器的数据的运算；以及

拷贝处理部，基于储存于所述控制用存储器的控制程序中的指示，进行将储存于所述控制用存储器的控制数据通过所述运算部中的运算处理拷贝到所述传输用存储器的拷贝处理，并且进行将储存于所述传输用存储器的传输数据通过所述运算部中的运算处理拷贝到所述控制用存储器的拷贝处理。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中，

所述拷贝处理部与执行梯形图控制处理的序列循环同步地执行所述拷贝处理，所述梯形图控制处理是执行储存于所述控制用存储器的控制程序的处理。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中，

所述拷贝处理是在所述梯形图控制处理的1个序列循环内执行的1个处理。

4.根据权利要求3所述的控制器，其中，

在所述梯形图控制处理的1个序列循环内的进行所述操作数据的发送以及所述测量数据的取得的一连串的处理之前或者之后，进行所述拷贝处理。

5.一种控制方法，是能够进行序列控制和环路控制混合存在的控制的控制方法，基于控制程序，执行基于从经由传输线路连接的监视终端取得的操作数据进行外部设备的操作、并且将所述外部设备的测量数据经由所述传输线路传输到所述监视终端的处理，所述控制方法包括：

传输用数据的储存处理，将从所述监视终端传输的操作数据储存于传输用存储器，并且将传输到所述监视终端的测量数据储存于所述传输用存储器；

控制用数据的储存处理，将从所述外部设备取得的测量数据储存于控制用存储器，并且将发送到所述外部设备的控制数据储存于所述控制用存储器；以及

拷贝处理，通过所述控制程序的1个序列循环内的特定位置的指示，执行将所述传输用存储器储存的数据拷贝到所述控制用存储器、并且将所述控制用存储器储存的数据拷贝到所述传输用存储器的处理。

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