CN112147952B - Plc装置以及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PLC装置以及控制装置。即使在CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法响应时，也能够取得与PLC的周期动作对应的CNC的动作信息。PLC(10)具备：特殊命令控制部(103)，其对用于从控制工业机械的控制装置(30)取得表示上述控制装置(30)的动作状态的动作信息的特殊命令设定在上述控制装置(30)无法进行响应的情况下使上述控制装置(30)周期性地取得并保持上述动作信息的循环时间，并将设定了上述循环时间的上述特殊命令发送给上述控制装置(30)；以及取得部(104)，其从上述控制装置(30)取得根据上述循环时间取得的上述动作信息。

Description

PLC装置以及控制装置
技术领域
本发明涉及PLC装置以及控制装置。
背景技术
在机床中，通过CNC(计算机数值控制：Computterized Numerical Control)和PLC(Programmable Logic Controller可编程序控制器)，根据工具的移动量、移动速度等的数值控制，进行复杂形状的加工等。在这种情况下，PLC有时在顺序控制中要参考机床中的XYZ各轴的状态等。
关于这一点，已知对于PLC经由CNC间的窗口读出CNC状态的WINDR命令等特殊命令。例如，参照非专利文献1。
如图1A所示，PLC在期望的定时经由接口向CNC发送WINDR的特殊命令，从CNC取得CNC的动作信息。在图1A中，横轴表示时间。另外，WINDR(A)和WINDR(B)表示用于取得CNC信息、轴信息等相互不同的动作信息的命令。
但是，在本来的用途中，PLC必须根据PLC的周期动作取得动作信息，但是一旦执行特殊命令则执行权一直占用到完成为止。例如，由于CNC的加工处理的定时或负载状况等，PLC无法在期待的定时取得CNC的动作信息而处于等待状态。
如图1B所示，PLC在即使将第一个WINDR(A)发送到CNC，接口在时刻ta从CNC接收到表示由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的通知时，直到CNC能够进行响应的时刻tb为止无法从CNC接受响应。此时，CNC按照虚线的圆圈所表示的CNC的每个控制周期来覆盖数据，因此无法回复本来应该回复的数据。
也就是说，PLC无法取得所期待的时刻的CNC的动作信息，能够取得在CNC能够进行响应的时刻tb之后在CNC能够响应的定时(时刻tc)取得的最新的动作状态。另外，PLC直到接收到针对第一个WINDR(A)的来自CNC的回复为止无法发送第二个WINDR(B)等。
这样，在PLC中，往往会发生取得CNC的动作信息的周期被打乱的情况，难以取得与周期动作对应的CNC的动作信息。
因此，希望即使在CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下，也能够取得与PLC的周期动作对应的CNC的动作信息。
非专利文献1：“通过WINDR和WINDW读取CNC信息时”(https：//www.pmcladder.info/pmc/19)
发明内容
(1)本公开的PLC装置的一个方式具备：特殊命令控制部，其对用于从控制工业机械的控制装置取得表示上述控制装置的动作状态的动作信息的特殊命令设定在上述控制装置无法进行响应的情况下使上述控制装置周期性地取得并保持上述动作信息的循环时间，并将设定了上述循环时间的上述特殊命令发送给上述控制装置；以及取得部，其从上述控制装置取得根据上述循环时间取得的上述动作信息。
(2)本公开的控制装置的一个方式具备：信息取得部，其在无法对通过(1)的PLC装置发送的上述特殊命令进行响应的情况下，根据上述循环时间周期性地取得上述动作信息；信息保持部，其在无法进行上述响应的情况下保持上述信息取得部取得的上述动作信息；以及通信部，其在能够进行响应的情况下，将上述信息保持部中保持的上述动作信息汇总发送。
根据一个方式，即使在CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下，也能够取得与PLC的周期动作对应的CNC的动作信息。
附图说明
图1A表示一个例子，用于说明CNC正常状态下的PLC和CNC之间的通信。
图1B表示一个例子，用于说明CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应时的PLC和CNC之间的通信。
图2表示一实施方式的数值控制系统的结构的一例。
图3A表示将梯形程序的WINDR进行编码后的网络编号(net number)的一例。
图3B表示图3A的WINDR的控制数据中包含的数据的一例。
图4表示一个例子，用于说明CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应时的数值控制系统的通信处理。
具体实施方式
＜一实施方式＞
首先，说明本实施方式的概要。在本实施方式中，PLC为了即使在CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应(例如，“忙状态”)的情况下也针对CNC周期性地取得并保持动作状态的动作信息，将设定了与PLC的周期动作对应的循环时间的特殊命令(WINDR)传送给CNC。
CNC在由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的情况下，以传送来的循环时间的时间间隔的周期取得动作信息并进行缓冲存储。CNC在能够进行响应的定时，将从根据循环时间所要求的定时开始直到能够响应为止所取得的动作信息汇总发送。
这样，根据本实施方式，能够解决上述的“即使在CNC由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的情况下，也能够取得与PLC的周期动作对应的CNC的动作信息”的问题。
以上是本实施方式的概要。
接着，使用附图详细说明本实施方式的结构。
图2表示本实施方式的数值控制系统的结构的一例。如图2所示，数值控制系统具有PLC10、接口20以及CNC30。另外，接口20可以组合到PLC10或CNC30中。
PLC10、接口20和CNC30可以经由总线相互连接。另外，PLC10、接口20和CNC30还可以经由有线或无线或者经由LAN(Local Network局域网)或因特网等未图示的网络相互连接。
<PLC10>
PLC10是本领域技术人员公知的PLC装置，该PLC10执行梯形程序等顺序控制程序，按照梯形程序进行各种控制、运算处理、信号的输入输出处理等。
如图2所示，PLC10具有通信部101、梯形控制部102、特殊命令控制部103、取得部104以及存储部105。
通信部101控制与接口20之间的通信。
梯形控制部102解释梯形程序，按照解释例如控制输入输出信号。
特殊命令控制部103根据来自梯形控制部102的指示，向接口20发送WINDR的特殊命令，该WINDR的特殊命令用于取得表示后述的CNC 30的动作状态的动作信息。
更具体地说，特殊命令控制部103为了在CNC 30由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下使CNC30周期性地取得并保持动作信息，对WINDR设定与PLC10的周期动作对应的循环时间来作为参数。
此外，特殊命令控制部103可以对WINDR设定PLC10通过一次通信从接口20可取得的动作信息的数量即最大可接收数(例如“10”等)来作为参数。
并且，特殊命令控制部103将设定了循环时间和最大可接收数的WINDR经由通信部101发送到接口20。
图3A表示将梯形程序中的WINDR进行编码后的网络编号的一例。
如图3A所示，为1比特的值的地址R0000.0的接点是A接点。即，在地址R0000.0的接点为“1”时，执行上述梯级。“ACT”表示地址R0000.0的接点是功能命令的启动条件。
接下来，具有“SUB51”的功能命令编号的要素表示是WINDR的特殊命令。WINDR的“R1000”表示存储WINDR的控制数据的存储区域的起始地址。
最后，为1比特的值的地址R0000.1的要素被称为写入圈(write coil)，在功能命令完成时，值为“1”。
图3B表示图3A的WINDR的控制数据中包含的数据的一例。
如图3B所示，WINDR的控制数据包含“功能代码”、“完成代码”、“数据长度(数据区域的字节长度)”、“数据编号”、“数据属性”以及“数据区域”。
“功能代码”中设定与想要从后述的CNC30取得的动作信息对应的代码。动作信息中包含CNC信息、轴信息、工具寿命管理功能以及工具管理功能。
这里，CNC信息中包含CNC系统信息、工具偏移量、工件原点偏移量、CNC侧警报状态等。另外，轴信息中包含控制轴的实际速度、控制轴的绝对位置、进给电动机的负载电流值、实际主轴转速等。另外，工具寿命管理功能中包含工具寿命管理功能数据的工具组编号、工具组数、工具数、工具寿命等。另外，工具管理功能中包括空刀套的查找、工具管理数据的查找、刀库属性数据、刀套(pot)属性数据、工具形状数据等。
例如，对CNC信息的“CNC系统信息”的读出预先设定“0”的功能代码，对“工具偏移量”的读出预先设定“13”的功能代码。
对“完成代码”设定表示正常结束的“0”、表示错误(功能代码的错误)的“1”、表示错误(数据块长度的错误)的“2”等。
例如，可以对“数据长度(数据区域的字节长度)”设定接口20从CNC 30取得的动作信息的总数(以下也称为“取得数”)。另外，也可以对“数据长度(数据区域的字节长度)”设定接口20保持的未发送给PLC10的动作信息的数量(以下也称为“剩余数”)。
对“数据属性”例如设定轴编号。例如，当对“数据属性”设置了“0”时，表示没有指定轴。另外，当对“数据属性”设定了“1”到“n”中的任意一个值k时，表示指定了第k个轴(n表示1以上的整数，k表示1到n的整数)。另外，在对“数据属性”设定了“﹣1”的情况下，表示指定了所有轴。
例如，能够对“数据区域”设定数据区域的起始地址R1010，该数据区域为能够存储WINDR从接口20可接收的最大可接收数的数据的数据区域。例如，在最大可接收数为“10”且数据长度为1字节的情况下，在“数据区域”确保从地址R1010到地址R1020的数据区域。另外，最大可接收数不限于“10”的情况以及数据长度不限于1字节的情况，也可以设定“10”以外的最大可接收数以及1字节以外的数据长度。
取得部104经由通信部101从接口20经由数据区域取得CNC 30的动作信息。取得部104也可以将取得的动作信息存储在后述的存储部105中。
另外，当未发送的动作信息的剩余数不是“0”时，取得部104可以向接口20发送用于请求未发送的动作信息的信号。即，取得部104可以向接口20重复发送用于请求未发送的动作信息的信号，直到未发送的动作信息的剩余数成为“0”为止。
另外，取得部104可以在根据与接口20之间的通信的负载状况等能够取得时发送用于请求未发送的动作信息的信号。
存储部105是RAM(Random Access Memory随机存取存储器)等，可以存储与PLC10的周期动作对应的循环时间、取得部104所取得的CNC30的动作信息等。
＜接口20＞
接口20例如是PCIe(Peripheral Component Interconnect Express：注册商标)等本领域技术人员公知的接口。接口20对PLC10和CNC30之间的通信进行中继。
如图2所示，接口20具有通信部201、数据数计算部202以及保持部203。
通信部201用于控制与PLC10之间的通信以及与CNC30之间的通信。
数据数计算部202例如计算后述的保持部203保持的未发送给PLC10的动作信息的剩余数。
保持部203例如是RAM等，保持从CNC30接收到的动作信息。
＜CNC30＞
CNC 30是本领域技术人员公知的数值控制装置，用于控制未图示的机床的动作。另外，在本实施方式中，未图示的机床总体上能够广泛用于工业机械。工业机械例如包括机床、工业用机器人、服务用机器人、锻造机以及注射成形机等各种机械。另外，在未图示的机床是机器人的情况下，CNC 30包含机器人控制装置等。
如图2所示，CNC30具有通信部301、信息取得部302以及信息保持部303。
为了实现图2的功能块的动作，CNC30具备CPU(Central Processing Unit中央处理单元)等未图示的运算处理装置。另外，CNC30具备存储各种控制用程序的ROM(Read OnlyMemory只读存储器)、HDD(Hard Disk Drive硬盘驱动器)等未图示的辅助存储装置、用于存储运算处理装置在执行程序时暂时需要的数据的RAM这样的未图示的主存储装置。
并且，在CNC30中，运算处理装置从辅助存储装置读入OS、应用程序软件，一边在主存储装置中展开读入的OS和应用程序软件，一边基于这些OS、应用程序软件进行运算处理。CNC30根据该运算结果控制各硬件。由此，实现图2的功能块的处理。也就是说，CNC30可通过硬件与软件的协作来实现。
通信部301例如根据CNC 30中的加工处理的定时或负载状况等动作状态来控制与接口20之间的通信。
当CNC 30由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应时，信息取得部302通过循环时间的时间间隔的周期取得从接口20通知的动作信息。信息取得部302将取得的动作信息输出到信息保持部303。当CNC30处于正常状态时，信息取得部302可以将基于来自接口20的指令取得的动作信息经由通信部301发送给接口20。
信息保持部303例如是缓冲存储器等，在CNC30由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下，依次保持信息取得部302取得的动作信息。
＜数值控制系统的通信处理＞
接着，说明CNC30由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下的本实施方式的数值控制系统的通信处理的动作。
图4表示一例，用于说明CNC30由于加工处理的定时或负载状况等无法进行响应的情况下的数值控制系统的通信处理。
在时刻t1，PLC10的特殊命令控制部103将WINDR发送给接口20，该WINDR设定了与PLC10的周期动作对应的循环时间Δt以及通过一次通信能够从接口20取得的动作信息的最大可接收数。
在时刻t2，接口20的通信部201将取得通过从PLC10接收到的WINDR的控制数据的“功能代码”指定的动作信息的指令和循环时间Δt通知给CNC20。
在时刻t3，CNC30将表示由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的通知发送给接口20。
在时刻t4，CNC 30的信息取得部302通过从接口20通知的循环时间Δt的时间间隔的周期开始记录(logging)来取得动作信息，直到CNC 30能够进行响应为止。信息保持部303依次保持由信息取得部302取得的动作信息。
在时刻t5 CNC 30能够进行响应的情况下，在时刻t6，CNC 30的通信部301将信息保持部303中保持的从时刻t4到时刻t4+mΔt的动作信息汇总发送给接口20(m是1以上的整数)。
并且，接口20从CNC30取得从时刻t4到时刻t4+mΔt的动作信息，并将取得的从时刻t4到时刻t4+mΔt的动作信息保持在保持部203中。
在时刻t7，接口20的数据数计算部202计算向PLC10发送了最大可接收数的动作信息后在保持部203中保持的动作信息的剩余数。例如，在最大可接收数为“10”以及从CNC30接收到的动作信息的取得数为“25”的情况下，数据数计算部202计算出剩余数“15”。通信部201向PLC10发送在控制数据的“数据长度(数据区域的字节长度)”中存储了取得数“25”和/或剩余数“15”，并且在“数据区域”中存储了最大可接收数“10”个动作信息的WINDR。
PLC10的取得部104从接口20取得取得数“25”和/或剩余数“15”，并且经由数据区域取得最大可接收数“10”个的CNC 30的动作信息。
另外，接口20通知了取得数和/或剩余数，但是不限于此。例如接口20可以只通知剩余数。由此，PLC10能够直到剩余数成为“0”为止进行发送请求。
或者，接口20可以只通知取得数。由此，PLC10能够直到取得取得数的动作信息为止进行发送请求。
在时刻t8，由于未发送的动作信息的剩余数是“15”，所以取得部104将用于请求剩余的动作信息的信号发送给接口20。
也就是说，PLC10通过从接口20取得未发送的动作信息的剩余数，能够直到剩余数成为“0”为止进行发送请求。
在时刻t9，接口20的数据数计算部202计算出在发送了最大可接收数“10”个动作信息后在保持部203中保持的动作信息的剩余数“5”。通信部201将在控制数据的“数据长度(数据区域的字节长度)”中存储了取得数“25”以及剩余数“5”，并且在“数据区域”中存储了最大可接收数“10”个动作信息的WINDR发送给PLC10。
PLC10的取得部104从接口20取得取得数“25”以及剩余数“5”，并且经由数据区域取得最大可接收数“10”个的CNC30的动作信息。
在时刻t10，未发送的动作信息的剩余数是“5”，所以取得部104将用于请求剩余的动作信息的信号发送到接口20。
在时刻t11，接口20的数据数计算部202计算出在发送了最大可接收数“10”个动作信息之后在保持部203中保持的动作信息的剩余数“0”。通信部201将在控制数据的“数据长度(数据区域的字节长度)”中存储了取得数“25”和剩余数“0”，并且在“数据区域”中存储了5个动作信息的WINDR发送给PLC10。
并且，PLC10的取得部104从接口20取得取得数“25”和剩余数“0”，并且经由数据区域取得5个的CNC30的动作信息。
根据以上所述，一实施方式的PLC10向接口20发送设定了与PLC10的周期动作对应的循环时间Δt的WINDR的特殊命令。CNC30在由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的情况下，通过经由接口20接收到的循环时间Δt的时间间隔的周期取得并保持(缓冲存储)动作信息。并且，CNC30在能够响应的情况下，向接口20发送所保持的动作信息。接口20向PLC10发送从CNC30接收到的动作信息的数据。
由此，即使在用于记录的WINDR这样的特殊命令的情况下，PLC10也能够切实地取得与循环时间Δt的周期对应的CNC30的动作信息的数据。
另外，在使用PCIe这样的总线的情况下，接口20汇总地发送CNC30的动作信息的数据，因此可在与PLC10之间进行高效的通信。
以上对一个实施方式进行了说明，但是PLC10、接口20和CNC30不限于上述实施方式，还包含能够达到目的的范围内的变形、改良等。
<变形例1>
在上述实施例中，接口20是独立于PLC10和CNC30的装置，但是可以组合在PLC10或CNC30中。
另外，PLC10和CNC30可以不经由接口20而直接进行通信。
<变形例2>
此外，例如在上述实施方式中，设为PLC10向接口20发送用于请求发送未发送的动作信息的信号，直到在WINDR的控制数据中设定的未发送的动作信息的数成为“0”为止，但是并不限于此。例如，PLC10即使不向接口20发送请求的信号，也可以从接口20重复取得CNC30的动作信息直到未发送的动作信息的数成为“0”为止。
<变形例3>
另外，例如在上述实施方式中，设最大可接收数为“10”，但也可以根据PLC10与接口20之间的总线的通信能力来适当地决定。
另外，一个实施方式的PLC10、接口20以及CNC30中包含的各个功能可通过硬件、软件或它们的组合来实现。在此，通过软件实现表示通过由计算机读入并执行程序来实现。
可以使用各种类型的非临时性计算机可读介质(Non-transitory computerreadable medium)来存储程序并提供给计算机。非临时性计算机可读介质包含各种类型的有实体的记录介质(Tangible storage medium)。作为非临时性计算机可读介质的例子，包含磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(ReadOnly Memory只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩膜ROM、PROM(Programmable可编程ROM)、EPROM(Erasable可擦除PROM)、闪速ROM、RAM)。另外，还可以通过各种类型的临时性计算机可读介质(Transitory computer readable medium)将程序提供给计算机。作为临时性计算机可读介质的例子，包含电信号、光信号和电磁波。临时性计算机可读介质可经由电线以及光纤等有线通信线路或无线通信线路向计算机提供程序。
另外，用于记述在记录介质中记录的程序的步骤不仅包含按照其顺序以时间序列执行的处理，还包含不一定以时间序列进行处理而是并行或单独执行的处理。
换言之，本公开的PLC装置以及控制装置可采取具有以下结构的各种各样的实施方式。
(1)本公开的PLC装置(PLC10)具备：特殊命令控制部103，其在用于从控制工业机械的控制装置(CNC30)取得表示上述控制装置的动作状态的动作信息的特殊命令中设定在控制装置无法进行响应的情况下使控制装置周期性地取得并保持动作信息的循环时间Δt，将设定了循环时间Δt的特殊命令发送给控制装置；以及取得部104，其从控制装置取得根据特殊命令通过循环时间Δt的时间间隔取得的动作信息。
根据该PLC装置，即使在CNC30由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的情况下，也能够取得与周期动作对应的CNC30的动作信息的数据。
(2)可以经由接口进行与控制装置的通信。
由此，能够在与CNC30之间进行高效的通信。
(3)接口20具备保持从控制装置接收到的动作信息的保持部203，特殊命令控制部103发送设定了循环时间Δt并且设定了最大可接收数的特殊命令，该最大可接收数表示通过一次通信从接口20可取得的动作信息的数量，取得部104可以每次从接口20取得最大可接收数以下数量的动作信息。
由此，汇总发送CNC 30的动作信息的数据，因此在与接口20之间可进行高效的通信。
(4)接口20具备计算保持部203所保持的未发送的动作信息的数量的数据数计算部202，取得部104从接口20取得动作信息直到数据数计算部202计算出的动作信息的数量成为零为止。
由此，能够取得CNC 30取得的全部的动作信息的数据。
(5)本公开的控制设备(CNC30)具备：信息取得部302，其在无法对(1)至(4)中的任意一项的PLC装置(PLC10)发送的特殊命令进行响应的情况下，根据循环时间Δt周期性地取得动作信息；信息保持部303，其在无法响应的情况下保持由信息取得部302取得的动作信息；以及通信部301，其在能够响应的情况下，将信息保持部303中保持的动作信息汇总发送给接口20。
根据该控制装置，即使在由于加工处理的定时或负载状况等无法响应的情况下，也能够取得与PLC10的周期动作对应的动作信息的数据。
附图标记的说明
10：PLC、103：特殊命令控制部、104：取得部、20：接口、202：数据数计算部、203：保持部、30：CNC、301：通信部、302：信息取得部、303：信息保持部。

Claims (5)

1.一种PLC装置，其特征在于，具备：
特殊命令控制部，其对用于从控制工业机械的控制装置取得表示上述控制装置的动作状态的动作信息的特殊命令设定在上述控制装置无法对上述特殊命令进行响应的情况下使上述控制装置周期性地取得并保持上述动作信息的循环时间，并将设定了上述循环时间的上述特殊命令发送给上述控制装置，上述循环时间与上述PLC装置的周期动作对应；以及
取得部，其从上述控制装置取得根据上述循环时间取得的上述动作信息，所述取得部所取得的上述动作信息是上述控制装置在无法进行响应的情况下从根据上述循环时间所要求的定时开始直到能够响应为止周期性地取得，并且在能够进行响应的定时汇总发送给所述PLC装置的动作信息。
2.根据权利要求1所述的PLC装置，其特征在于，
上述PLC装置经由接口进行与上述控制装置的通信。
3.根据权利要求2所述的PLC装置，其特征在于，
上述接口具备保持部，该保持部保持从上述控制装置接收到的上述动作信息，
上述特殊命令控制部发送设定了上述循环时间并且设定了最大可接收数的上述特殊命令，上述最大可接收数表示通过一次通信从上述接口可取得的上述动作信息的数量，
上述取得部从上述接口每次取得上述最大可接收数以下的数量的上述动作信息。
4.根据权利要求3所述的PLC装置，其特征在于，
上述接口具备数据数计算部，该数据数计算部计算上述保持部保持的未发送的上述动作信息的数量，
上述取得部从上述接口取得上述动作信息直到上述数据数计算部计算出的上述动作信息的数量成为零为止。
5.一种控制装置，其特征在于，具备：
信息取得部，其在无法对通过权利要求1至4中的任意一项所述的PLC装置发送的上述特殊命令进行响应的情况下，根据上述循环时间周期性地取得上述动作信息；
信息保持部，其在无法进行上述响应的情况下保持上述信息取得部取得的上述动作信息；以及
通信部，其在能够进行响应的情况下，汇总发送在上述信息保持部中保持的上述动作信息。
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