JP2000339008A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

プログラマブルコントローラ

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JP2000339008A
JP2000339008A JP11147660A JP14766099A JP2000339008A JP 2000339008 A JP2000339008 A JP 2000339008A JP 11147660 A JP11147660 A JP 11147660A JP 14766099 A JP14766099 A JP 14766099A JP 2000339008 A JP2000339008 A JP 2000339008A
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module
intelligent
program
cpu
user
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Kenji Seki
賢二 関
Atsushi Ito
厚 伊東
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】PLCにインテリジェントモジュールを組み込
んだ場合に、インテリジェントモジュールのプログラム
入力は従来個別であったのでプログラム修正時にはモジ
ュール毎に対応が必要で作業量が増大するという問題が
ある。 【解決手段】インテリジェントモジュールの演算装置を
CPUモジュールの演算装置と同等の構成にするととも
に、インテリジェントモジュールの各レジスタやメモリ
をCPUモジュールのメモリマップに配置し、CPUモ
ジュールの演算装置から書き込み・読み出しが可能なハ
ードウェアを構築し、インテリジェントモジュールをC
PUモジュールと同様に制御できるようにしておく。更
にCPUモジュールのソフトウェアに、インテリジェン
トモジュールにて実行することを示す命令であってCP
Uモジュール/インテリジェントモジュールのどちらで
も処理が可能な命令を追加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インテリジェント
モジュールを接続し得るように構成されたプログラマブ
ルコントローラ(以下PLC)に適用され、特にCPU
モジュールとインテリジェントモジュールのユーザプロ
グラムの処理に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術のPLCを図2により説明す
る。一般にPLCはユーザが周辺装置を用いてユーザの
望む動作を行うようにプログラミングする。そのプログ
ラムはCPUモジュール1に周辺装置を接続して転送
し、CPUモジュール1内部のユーザメモリ3もしくは
記憶用のモジュールのメモリに記憶される。このプログ
ラムはCPUモジュール1の演算装置2にて実行され
る。
【0003】インテリジェントモジュール5は応答性能
に優れた制御を実現したい時などにPLCに組み込まれ
る。このモジュールは独自のプログラム体系を持ちCP
Uモジュール1に記憶されているプログラムとは独立し
て動作している。そのためCPUモジュール1とはシス
テムバス9およびPI/Oバス9’を介してデータの送
受信を行うだけである。図2に示されるように、ユーザ
メモリ3に格納されたユーザプログラム中でスイッチが
オンになりこれに接続されたものがスタートしたことに
よりインテリジェントモジュール5のプログラム13の
処理が開始される場合(起動条件10)、このプログラ
ム13はインテリジェントモジュール中の演算メモリ7
の中にだけ格納されているので、インテリジェントモジ
ュールが未装着の場合にはプログラム13の処理は行わ
れなかった。インテリジェントモジュールが未装着の場
合でもプログラム13と同じ処理を行う場合にはCPU
モジュールのユーザプログラムにプログラム13の内容
を追加するような修正が必要であった。
【0004】また、インテリジェントモジュール5のプ
ログラミング方法は、CPUモジュール1のプログラミ
ングと同様に周辺装置にてプログラミングし、周辺装置
をインテリジェントモジュール5に接続してインテリジ
ェントモジュール5内部の演算メモリ7に転送し記憶さ
れる。そのためインテリジェントモジュール5をPLC
の構成の一部として使用する場合、ユーザはCPUモジ
ュール1に記憶するユーザプログラムとは別にインテリ
ジェントモジュール5用のプログラムを作成し、インテ
リジェントモジュール5内部の演算メモリ7に記憶させ
る必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】PLCにインテリジェ
ントモジュールを追加し、応答性能に優れた制御を実現
しようとする場合、従来例のように個別に各インテリジ
ェントモジュールに設定なり動作内容を記述していた。
インテリジェントモジュールが増えるにつれ、変更や修
正を行うための手間が煩雑になる。
【0006】すなわち、インテリジェントモジュール5
のプログラムはCPUモジュール1のプログラムに依存
しないため、プログラムの入力をモジュール個別に行わ
なければならず、CPUモジュール1からインテリジェ
ントモジュール5のユーザプログラムの修正は不可能で
ある。このためシステム立ち上げ時の際にPLCが意図
した動作を行わない等の原因でプログラムの修正が生じ
ると複数のプログラムについて修正する必要があるた
め、ユーザにとって非常にわずらわしい作業となる。
【0007】また入出力データの演算をインテリジェン
トモジュール5で処理し、CPUモジュール1でその結
果を用いた演算を行うプログラム構成となっているシス
テムについて、このシステム構成からインテリジェント
モジュール5をはずそうとするとインテリジェントモジ
ュール5で行っていた処理をCPUモジュール1のユー
ザプログラムに追加する必要があり、そのプログラム修
正に費やす時間と労力を考えると容易にシステム構成を
変更することができない。
【0008】PLCでは通信モジュールなどを利用して
目前のPLCと遠隔地にあるPLCとをリンクさせて用
いる場合がある。遠隔地のPLCのCPUモジュールの
プログラムは通信モジュールを介して目前のCPUモジ
ュールから修正することができる。しかし、インテリジ
ェントモジュールにはCPUモジュールとは別個のプロ
グラムが格納されるため、遠隔地のPLCにインテリジ
ェントモジュールが実装されている場合にはその場所ま
で行ってプログラムを変更しなければならなかった。
【0009】本発明の目的はプログラム修正が容易で、
プログラマブルコントローラ中のインテリジェントモジ
ュールの台数の増減に容易に対応でき、保守作業性に優
れたプログラマブルコントローラを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、CPUモジュールと入出力モジュールを備
え、インテリジェントモジュールを接続し得るよう構成
されたプログラマブルコントローラにおいて、CPUモ
ジュールはユーザメモリと演算装置を有し演算装置は入
力されたユーザプログラムがCPUモジュールで処理す
べき命令かインテリジェントモジュールで処理すべき命
令かを判断する機能を有することを特徴とするものであ
る。
【0011】また、本発明は、上記プログラマブルコン
トローラにインテリジェントモジュールが接続されてい
る時にCPUモジュールは入力されたユーザプログラム
がインテリジェントモジュールで処理すべき命令である
と判断した場合に、このユーザプログラムの該当する部
分をインテリジェントモジュールに転送し、インテリジ
ェントモジュールの演算装置にて処理することを特徴と
するものである。
【0012】さらに本発明は、上記プログラマブルコン
トローラにインテリジェントモジュールが接続されてい
ない時に上記CPUモジュールは入力されたユーザプロ
グラムがインテリジェントモジュールで処理すべき命令
であると判断した場合、このユーザプログラムの該当す
る部分をCPUモジュールで処理するように構成された
ことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1、
図3〜図8により説明する。図1は本実施例のPLCの
構成を示すブロック図である。このPLCは一般にモジ
ュール形と呼ばれ、機能ごとにユニット化されたモジュ
ールが背面のマザーボード(図示せず)上のスロット
(図示せず)に装着される。本実施例ではマザーボード
上に設けられた信号線としてのシステムバス9およびP
I/Oバス9’にCPUモジュール1と入出力モジュー
ル4とインテリジェントモジュール5が接続されてPL
Cが構成されている。通常、PLC中には、CPUモジ
ュール1は1台設けられ、入出力モジュール4およびイ
ンテリジェントモジュール5はいずれも必要に応じて1
台以上設けられる。
【0014】CPUモジュール1は内部に演算装置2、
ユーザメモリ3、バスコントローラ19及びPI/Oバ
スコントローラ16を有している。演算装置2、ユーザ
メモリ3、バスコントローラ19およびPI/Oバスコ
ントローラ16はCPUモジュール1内部のバス18を
介して相互に接続され、これらの間でデータのやりとり
が可能なように構成される。
【0015】入出力モジュール4は内部に入出力インタ
フェイス46を有している。この入出力インタフェイス
46はPI/Oバス9’を介してCPUモジュール1の
PI/Oバスコントローラ16に接続される。入出力モ
ジュール4は通常は入力モジュールあるいは出力モジュ
ールのように単機能を有するモジュールであり、入力モ
ジュールの場合は入力インタフェイスが、出力モジュー
ルの場合には出力インタフェイスがそれぞれ設けられ
る。この場合には少なくとも1台の入力モジュール及び
少なくとも1台の出力モジュールが組み合わされて用い
られる。また、1台で入力、出力が同時に扱えるもので
あってもよい。以下、本実施例中ではこれらを総称して
入出力モジュール、入出力インタフェイスとして説明す
る。
【0016】インテリジェントモジュール5は図3にそ
の詳細が示されるように演算装置8、演算メモリ7、入
出力インタフェイス6、モジュールステータスレジスタ
14およびモジュール共用メモリ15を備えている。演
算装置8と演算メモリ7と入出力インタフェイス6との
間はインテリジェントモジュール5内のバス59で相互
に接続されている。演算メモリ7はシステムバス9を介
してCPUモジュール1のバスコントローラ19に接続
される。入出力インタフェイス6はPI/Oバス9’を
介してCPUモジュール1のPI/Oバスコントローラ
16に接続される。入出力インターフェイス6は周辺装
置等と通信を行う。演算メモリ7はユーザプログラムを
記憶する。演算装置8はこのユーザプログラムを処理し
演算を行う。モジュールステータスレジスタ14は実装
されているモジュールの情報を格納する。モジュール共
用メモリ15は入出力などのデータを共有する。
【0017】インテリジェントモジュール5は応答性能
に優れた制御を実現したいときにPLCに組み込まれ
る。このモジュールはCPUモジュール1に記憶されて
いるプログラムとは独立した独自のプログラム体系を持
ち、CPUモジュール1とは独立した動作を行い、CP
Uモジュール1とはシステムバス9を介してデータの送
受信を行う。
【0018】インテリジェントモジュール5をPLCの
構成の一部として組み込む場合、ユーザはインテリジェ
ントモジュール5で処理されるべきプログラムを作成
し、インテリジェントモジュール5内部の演算メモリ7
に記憶させる。本実施例では、このプログラムはCPU
モジュール1に接続されるよう構成されたプログラマ
(図示せず)にて作成され、このプログラマからCPU
モジュール1に転送されてCPUモジュール1内部のユ
ーザメモリ3に記憶され、その後インテリジェントモジ
ュール5の演算メモリ7に転送されて格納される。
【0019】本実施例のPLCではCPUモジュール
1、入出力モジュール4、インテリジェントモジュール
5はシステムバス9およびPI/Oバス9’に接続され
ており、CPUモジュール1、入出力モジュール4、イ
ンテリジェントモジュール5間でのデータの送信もしく
は受信が可能である。入出力等の制御はCPUモジュー
ル1の演算装置2がユーザプログラムに従って行うが、
インテリジェントモジュール5からも入出力等の制御が
可能である。入出力データは双方のモジュールで共有す
るメモリに記憶されているため一方のモジュールがメモ
リのデータを書き換えるとそのデータがどちらのモジュ
ールのプログラムにも反映される。インテリジェントモ
ジュール5のプログラムはCPUモジュール1のプログ
ラムに依存しないため応答性に優れた制御が可能にな
る。
【0020】図5、図6に本実施例のCPUモジュール
のメモリマップおよびこのメモリマップとCPUモジュ
ールの動作の関係を示す。図5に示すように、CPUモ
ジュール1のユーザメモリ3内にはインテリジェントモ
ジュール5内のモジュールステータスレジスタ14の内
容を格納するエリアやモジュール共用メモリ15の内容
を格納するエリアがメモリマップ16を形成するよう配
置されており、CPUモジュール1の演算装置2から書
き込み・読み出しが可能なハードウェア構成となってい
る。図6はインテリジェントモジュールが実装されてい
る場合のCPUモジュールの一連の動作と、この動作時
にアクセスされるメモリマップの格納内容との関係を示
す。インテリジェントモジュール5内の演算装置8はC
PUモジュール1内の演算装置2と同等の構成を有する
よう構成されるので、インテリジェントモジュール5を
CPUモジュール1と同様に制御することができる。
【0021】図1に示すように、ユーザメモリ3内には
さらにCPUモジュール1側のソフトウェアの処理とし
てインテリジェントモジュール5にて実行する命令を示
す命令ボックス11が格納される。命令ボックス11に
格納される命令はCPUモジュール1、インテリジェン
トモジュール5のどちらでも処理が可能な命令であり、
通常、ある処理を行うための複数の命令で構成されたプ
ログラム(以下共通プログラム)12が格納される。図
1に命令ボックス11に格納された共通プログラム12
の例を示す。この命令ボックス11の表現形式は処理内
容をファンクションブロックと呼ばれるひとつのかたま
りで扱うものであり、IEC1131−3にて世界的に
標準化されている表記法である。
【0022】インテリジェントモジュールには様々な種
類のモジュールが有り、図1にはその一例としてカウン
ターモジュールを示す。図1中の命令ボックス11の中
に書かれたSlot=n,ch1はバス9、9’に形成
されたn(nは正整数)番目のスロットのチャネル1を
表し、n番目のスロットに装着されたインテリジェント
モジュール5にて実行する命令であることを示す。具体
的には、入力パルスがInput1、カウント値クリア
がInput2、設定値がValue1にそれぞれ入力
され、入力パルスによりカウントアップしたValue
2が設定値Value1と一致したら一致出力Outp
ut1を出力するという処理を示す。図1にはカウンタ
ーモジュールにおける処理を示したが、命令ボックス1
1に格納される共通プログラム12の処理内容は実際に
はユーザにて自由に決めることができる。
【0023】CPUモジュール1は、ユーザがプログラミ
ングして命令ボックス11に格納した共通プログラム1
2についてインテリジェントモジュール5で行うべき命
令か否かの判別をソフトで処理する。この判別は命令ボ
ックス11に処理を行うモジュールの情報を入力してお
くことにより行う。インテリジェントモジュール5で行
うべき命令がユーザプログラムの中で発見された場合
は、事前に読み出しておいた実装されているモジュール
ステータスレジスタ14のテーブルを参照し、指定され
たスロットにインテリジェントモジュール5が実装され
ているかどうかの判別を行う。インテリジェントモジュ
ール5が実装されている場合には共通プログラム12を
インテリジェントモジュール5に転送し、CPUモジュー
ル1ではその共通プログラム12を実行しないで入出力
の監視を行う。インテリジェントモジュール5が実装さ
れていない場合、CPUモジュール1はその演算装置2に
て共通プログラム12の演算を行う。
【0024】一方、インテリジェントモジュール5はCP
Uモジュール1から転送された共通プログラム12を演
算メモリ7に格納するハード的な構成およびそれを制御
するソフトを有している。インテリジェントモジュール
5において、演算装置8が演算メモリ7に格納された共
通プログラム12を読み出して実行する処理はCPUモジ
ュール1の演算装置2がユーザメモリ3に格納された共
通プログラムを読み出して実行する処理と同様に行われ
る。そのため、インテリジェントモジュール5の演算装
置8の制御とCPUモジュール1の演算装置2の制御とを
同じく行うことができ、命令ボックス11に格納された
共通プログラム12の処理をインテリジェントモジュー
ル5およびCPUモジュール1のいずれでも行うことがで
きる。
【0025】本実施例では、インテリジェントモジュー
ル5およびCPUモジュール1が上記のように構成されて
いるので、インテリジェントモジュール5で実行する共
通プログラムをCPUモジュール1のユーザメモリ3に
記憶し、CPUモジュール1にて一括して管理すること
が可能となる。CPUモジュール1はモジュールステー
タスレジスタ14を読むことにより実装されているモジ
ュールの種別を判別することができる。本実施例ではこ
のモジュールの判別は次のように行われる。モジュール
ステータスレジスタ14は数ビットの機種固有のバイナ
リ情報を持っており、そのパターンによってCPUモジ
ュール1はモジュール種別の判別を行う。バイナリ情報
が4ビットの場合の例を図4に示す。図4は入力モジュ
ール、出力モジュール、インテリジェントモジュールを
示すバイナリ情報の例であり、入力モジュールでは00
01が、出力モジュールでは0010が、インテリジェ
ントモジュールでは1100がそれぞれモジュールステ
ータスレジスタ14に記憶される。この場合、ステータ
スレジスタ14からCPUモジュール1が読み出した情
報が1100であれば、そのモジュールはインテリジェ
ントモジュールであると判別する。この方法によりユー
ザで管理するプログラムはCPUモジュール1に記憶さ
れるプログラムが唯一となるためプログラム変更時のわ
ずらわしさが解消される。またインテリジェントモジュ
ール5の有無に関係なくユーザプログラムが処理される
ため、PLCのシステムからインテリジェントモジュー
ル5を外すことが容易にできる。
【0026】次に、インテリジェントモジュール5が実
装されている場合のPLCの動作を図6〜図8により説
明する。図6はメモリマップと動作の関係を示し、図
7、図8はそれぞれインテリジェントモジュールが装着
されている場合と未装着の場合におけるPLCの動作を
示すフローチャートである。まず、インテリジェントモ
ジュールが装着されている場合におけるPLCの動作を
図7により説明する。ユーザは周辺装置(プログラミン
グ装置)にて制御プログラムを作成し、CPUモジュー
ル1に転送する(001)。CPUモジュール1は転送
されたユーザプログラムをユーザメモリ3に書き込んだ
後(002)、実装されているI/Oの情報をモジュー
ルステータスレジスタ14から読み出し(003)、イ
ンテリジェントモジュールの実装有無を確認する。CP
Uモジュールはインテリジェントモジュール5が実装さ
れていると判断すると(004)、インテリジェントモ
ジュール5で実行するユーザプログラム部分(共通プロ
グラム12)をインテリジェントモジュールに転送する
(005)。インテリジェントモジュール5に転送され
た共通プログラム12の演算メモリ7への書き込みが終
了(006)し、ユーザが運転を開始(007)すると
CPUモジュール1はユーザメモリ3に保持されたプロ
グラムに従い運転を行う。運転中CPUモジュール1に
おいてインテリジェントモジュール5のプログラム実行
開始条件が成立した場合(100)(図1の命令ボック
ス11に接続された接点(100)に対応)、CPUモ
ジュール1はインテリジェントモジュール5に演算処理
の開始を指示する(008)。インテリジェントモジュ
ール5はあらかじめCPUモジュール1から転送された
プログラムに従って演算を実行し(009)、その結果
をCPUモジュール1に返す(010)。この結果の応
答は演算処理内容によっては複数回行われる。
【0027】次にインテリジェントモジュール5が実装
されていない場合の動作を図8により説明する。ユーザ
は周辺装置にて制御プログラムを作成し、CPUモジュ
ール1に転送する(001)。CPUモジュール1は転
送されたユーザプログラムをユーザメモリ3に書き込み
(002)、実装されているI/Oの情報を読み出す
(003)。この情報よりインテリジェントモジュール
5が未実装であった場合(130)、CPUモジュール
1はインテリジェントモジュール5へのユーザプログラ
ムに含まれる共通プログラム12の転送は行わない。そ
の後ユーザが運転を開始(007)するとCPUモジュ
ール1はユーザメモリ3に保持されたプログラムに従っ
て運転を行う。CPUモジュール1運転中に共通プログ
ラム12の実行条件が成立した場合(100)はCPU
モジュール1がインテリジェントモジュールの代わりに
共通プログラム12の演算(131)を実行する。
【0028】本実施例によれば、インテリジェントモジ
ュール5が複数台装着されていても、CPUモジュール
1のユーザメモリ3の内容を変更修正するだけで、全て
のインテリジェントモジュール5の動作を管理すること
ができる。また、インテリジェントモジュールが実装さ
れていない時には、ユーザメモリの内容を変更しなくて
もCPUモジュールにてインテリジェントモジュールの
プログラム処理をすることもでき、使い勝手が非常に良
くなる。
【0029】さらに、本実施例のPLCをPLCでは通
信モジュールなどを利用して目前のPLCと遠隔地にあ
るPLC(以下遠隔PLC)とをリンクさせて用いるシ
ステムに適用した場合、遠隔PLCのCPUモジュール
およびインテリジェントモジュールのプログラム管理を
遠隔PLCのCPUモジュール中のユーザメモリに対し
て行うだけで済むため、目前のCPUモジュールから通
信モジュールを介して遠隔PLCのCPUモジュールの
プログラムを変更して遠隔PLCのインテリジェントモ
ジュールの動作を変更することも可能となる。
【0030】
【発明の効果】本発明によればプログラム修正が容易
で、プログラマブルコントローラ中のインテリジェント
モジュールの台数の増減に容易に対応でき、保守作業性
に優れたプログラマブルコントローラを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるPLCの構成を示す
ブロック図である。
【図2】従来のPLCの構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例におけるPLCのインテリジ
ェントモジュールの構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施例におけるPLCのモジュール
ステータスレジスタに格納される情報の例を示す図であ
る。
【図5】本発明の一実施例におけるPLCのCPUモジ
ュールのメモリマップである。
【図6】本発明の一実施例におけるPLCのCPUモジ
ュールのメモリマップとCPUモジュールの処理フロー
との関係を示す図である。
【図7】本発明の一実施例におけるPLCのインテリジ
ェントモジュール実装時の制御フローを示す図である。
【図8】本発明の一実施例におけるPLCのインテリジ
ェントモジュール未実装時の制御フローを示す図であ
る。
【符号の説明】 1:CPUモジュール、2:CPUモジュールの演算装
置 3:ユーザメモリ、4:入出力モジュール 5:インテリジェントモジュール 6:インテリジェントモジュールの入出力インタフェイ
ス 7:演算メモリ、8:インテリジェントモジュールの演
算装置 9、9’:バス、11:命令ボックス 14:モジュールステータスレジスタ 15:モジュール共用メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H219 CC10 EE05 HH25 HH28 5H220 BB07 BB12 BB17 CC05 CC09 CX01 CX09 EE06 JJ12 JJ16 JJ26 JJ29 JJ59

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CPUモジュールと入出力モジュールを備
    え、インテリジェントモジュールを接続し得るよう構成
    されたプログラマブルコントローラにおいて、上記CP
    Uモジュールはユーザメモリと演算装置を有し演算装置
    は入力されたユーザプログラムがCPUモジュールで処
    理すべき命令かインテリジェントモジュールで処理すべ
    き命令かを判断する機能を有することを特徴とするプロ
    グラマブルコントローラ。
  2. 【請求項2】上記プログラマブルコントローラにインテ
    リジェントモジュールが接続されている時に上記CPU
    モジュールは入力されたユーザプログラムがインテリジ
    ェントモジュールで処理すべき命令であると判断した場
    合に、このユーザプログラムの該当する部分をインテリ
    ジェントモジュールに転送し、インテリジェントモジュ
    ールの演算装置にて処理することを特徴とする請求項1
    記載のプログラマブルコントローラ。
  3. 【請求項3】上記プログラマブルコントローラにインテ
    リジェントモジュールが接続されていない時に上記CP
    Uモジュールは入力されたユーザプログラムがインテリ
    ジェントモジュールで処理すべき命令であると判断した
    場合、このユーザプログラムの該当する部分をCPUモ
    ジュールで処理するように構成されたことを特徴とする
    請求項1記載のプログラマブルコントローラ。
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