JP2001209411A - Plcシミュレータ - Google Patents
PlcシミュレータInfo
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Abstract
となく、プログラム模擬実行により実現される時間関連
動作を、できる限り実PLCと等価な時間環境で実現さ
せることが可能なPLCシミュレータを提供すること。 【解決手段】 パソコン上の仮想PLCを用いてPLC
用制御プログラムを模擬的に実行させるPLCシミュレ
ータであって、PLC用制御プログラムに使用される各
命令の実PLCにおける実処理時間データを記憶させた
実処理時間データ記憶手段と、仮想PLCにおけるプロ
グラム模擬実行処理において、個々の命令が処理される
毎に、前記実処理時間データ記憶手段に記憶された実処
理時間データを参照して、その命令に対応する実処理時
間を積算して論理時間を生成する論理時間生成手段と、
を有し、前記仮想PLCによるプログラム模擬実行に関
する計時処理を前記論理時間を用いて管理する。
Description
想PLC(仮想プログラマブル・コントローラの意)を
用いてPLC用制御プログラムを模擬的に実行させるP
LCシミュレータに係り、特に、仮想PLCによるプロ
グラム模擬実行に関する計時処理を、命令実処理時間の
積算値である論理時間を用いて管理するようにしたPL
Cシミュレータに関する。
ミュレータ)を用いてPLC用制御プログラムを模擬的
に実行させるPLCシミュレータは公知である。
ータによるプログラム模擬実行に関する計時処理は、パ
ソコンのハードウェアタイマで規定される実時間に基づ
いて管理されている。ここで、プログラム模擬実行に関
する計時処理には、例えば、タイマ命令で定義されたタ
イマ時間の計時処理や定時割込命令で定義された割込周
期時間の計時処理等が含まれる。
(例えば、入出力更新処理、命令実行処理、周辺サービ
ス処理からなる一連の処理の一巡実行所要時間)の予測
は、PLCのマニュアルに記述されている各命令の処理
時間をユーザ自身が積算することで行われている。サイ
クルタイムを算出する場合、膨大なステップ数の制御プ
ログラムをユーザが計算すると、時間がかかり、計算ミ
スも発生する。
として、PLCシミュレータによるプログラム模擬実行
の際の一巡実行時間をパソコンのハードウェアタイマを
用いて計測することが考えられる。
命令を模擬的に実行した場合における処理時間は、実際
にPLC上で実行した場合の処理時間と異なる。しか
も、この処理時間は、利用するパソコンの性能によって
も異なる。
処理を、パソコンのハードウェアタイマで規定される実
時間に基づいて管理するPLCエミュレータでは、実P
LCと等価な動作を実現することは困難である。
PLCによりタイマ割込みを生成すると、タイマのクロ
ック周期の相違から設定できる値(精度)に制限が生
じ、制御プログラムで要求する精度が得られない。
ム模擬実行の際の一巡実行時間をパソコンのハードウェ
アタイマを用いて計測する場合にも、同様な理由から、
正確なサイクルタイムを得ることはできない。
目してなされたもので、その目的とするところは、使用
されるパソコンの性能に影響を受けることなく、プログ
ラム模擬実行により実現される時間関連動作を、できる
限り実PLCと等価な時間環境で実現させることが可能
なPLCシミュレータを提供することにある。
るパソコンの性能に影響を受けることなく、実PLCと
等価なタイマ動作や割込動作を実現することが可能なP
LCシミュレータを提供することにある。
されるパソコンの性能に影響を受けることなく、正確な
サイクルタイムを自動試算可能なPLCシミュレータを
提供することにある。
ついては、以下の明細書の記載に基づいて、当業者であ
れば容易に理解されるであろう。
レータは、パソコン上の仮想PLCを用いてPLC用制
御プログラムを模擬的に実行させるPLCシミュレータ
であって、PLC用制御プログラムに使用される各命令
の実PLCにおける実処理時間データを記憶させた実処
理時間データ記憶手段と、仮想PLCにおけるプログラ
ム模擬実行処理において、個々の命令が処理される毎
に、前記実処理時間データ記憶手段に記憶された実処理
時間データを参照して、その命令に対応する実処理時間
を積算して論理時間を生成する論理時間生成手段と、を
有し、前記仮想PLCによるプログラム模擬実行に関す
る計時処理を前記論理時間を用いて管理するものであ
る。
るプログラム模擬実行に関する計時処理は論理時間を用
いて管理されるため、使用されるパソコンの性能に影響
を受けることなく、プログラム模擬実行により実現され
る時間関連動作を、できる限り実PLCと等価な時間環
境で実現させることが可能となる。
時間データが、命令実行時の処理時間データと命令非実
行時の処理時間データとから構成されており、かつ前記
論理時間生成手段が、個々の命令の実行又は非実行を加
味して、実行処理時間を積算して論理時間を生成する。
行又は非実行を加味して、実行処理時間を積算して論理
時間を生成することから、より正確な論理時間の生成が
可能となる。
仮想PLCによるプログラム模擬実行に関する計時処理
が、タイマ命令又は割込命令の計時処理である。
コンの性能に影響を受けることなく、プログラム模擬実
行により実現される時間関連動作を、できる限り実PL
Cと等価な時間環境で実現させることができる。
は、仮想PLCによるプログラム模擬実行に関する計時
処理が、PLCのサイクルタイム自動試算のための計時
処理である。
コンの性能に影響を受けることなく、正確なサイクルタ
イムを自動試算することができる。
一形態を図1乃至図5の添付図面を参照しつつ詳細に説
明する。
支援装置の構成図が図1に示されている。
ラム開発支援装置1は、市販のパソコン(例えば、Wind
ows95/98/NT4.0等)上に、実PLCの機能を模擬的に実
現するPLCシミュレータ10と、PLCシミュレータ
10を使用してプログラムテストを行う場合のマンマシ
ンインタフェース(MMI)等として機能するデバッガ
20と、HML,プログラムツール,SCADA等を総
称するアプリケーション30とをソフトウェア的に実現
して構成されている。
相当するシミュレーションメイン処理部101と、タイ
ミング処理部102と、制御プログラム103と、ニモ
ニック処理&時間データ(本発明の実処理時間データに
相当)104とを含んでいる。
実PLCの機能を模擬的に実現するPLCエミュレータ
を用いて制御プログラム103を実行することにより、
制御プログラム103で規定されたシーケンス制御を行
うように構成されている。このとき、PLCエミュレー
タに対する入力データはデバッガ20等から付与乃至変
更され、制御プログラムの実行の結果として得られる出
力データもデバッガ20等を介して確認可能になされ
る。また、シミュレーションメイン処理部101は、プ
ログラムツール等との通信も実PLC同様に行なう。
を構成するものであり、シミュレーションメイン処理部
101における制御プログラム103の実行に際して、
制御プログラム103を構成する各ニモニックコマンド
(命令)毎の処理時間及び通信等の周辺処理時間を積算
し、これにより実行論理時間を生成する。タイミング処
理部102では、制御プログラム103を構成する各ス
テップ毎に処理時間の検証を行うことで、精密な論理時
間が計算可能となされている。また、タイミング処理部
102では、この算出された論理時間に基づいて、シミ
ュレーションメイン処理部101における内部時間制御
及びタイマ制御等を実行するように構成されている。
ンメイン処理部101にて実行されるPLC用プログラ
ムである。この制御プログラム103は、所定のニモニ
ック列(命令列)からなるラダー言語(図8参照)等で
記述されている。
LCタイプ別に異なるニモニック処理(命令)とニモニ
ック処理毎の実行/非実行のデータとを互いに関連づけ
たファイル(図7参照)として構成されている。このニ
モニック処理&時間データ104はパソコンのハードデ
ィスク等の補助記憶装置に格納され、必要により、PL
Cシミュレータ10の起動に先立ってパソコンの主メモ
リ上に展開される。
にて制御プログラム103のシミュレーションを実行さ
せる際のマンマシンインタフェース(MMI)として機
能するものである。このデバッガ20を使用することに
より、(1)PLCタイプの指定操作、(2)PLCシ
ミュレータのニモニック処理&時間データの切替え操作
等、(3)シミュレーション結果からサイクルタイムを
読込み、表示する操作、等が実現される。
ログラム103を開発/動作検証するためのプログラム
ツールや制御システムの運用状態を監視するSCADA
等を総称するものである。
イミング処理部102の詳細構成図が図2に示されてい
る。
メイン処理部101には、ニモニック実行/非実行処理
時間読込部101aと周辺処理時間算出処理部101b
とが含まれている。また、タイミング処理部102に
は、処理時間積算部102aとタイマ管理部102bと
が含まれている。それらの要素によって、本発明の論理
時間の生成並びにそれを用いた計時動作の管理が行われ
る。
01aは、シミュレーションメイン処理部101におけ
る各ニモニック(命令)の実行/非実行と連動して、実
行時の処理時間(実行処理時間)又は非実行時の処理時
間(非実行処理時間)をニモニック処理&時間データ1
04から読み込み、これをタイミング処理部102へと
提供する機能を有する。
含むニモニック実行処理の全体を示すフローチャートが
図3に示されている。
ク処理読込み)では、制御プログラム103よりニモニ
ック処理(命令コード)を1ステップ分読込む。ステッ
プ302(実行条件成立)では、読込んだニモニック処
理の実行条件が成立しているか否かを検証する。ステッ
プ303(ニモニック処理実行)では、エミュレータを
使用してニモニック処理を模擬的に実行する。ステップ
304(実行処理時間読込み)では、ニモニック処理&
時間データ104より当該ニモニックの実行処理時間を
読込む。ステップ305(非実行処理時間読込み)で
は、ニモニック処理&時間データ104より当該ニモニ
ックの実行処理時間を読込む。ステップ306(タイミ
ング処理部へ通知)では、読込んだニモニック処理時間
をタイミング処理部102の処理時間積算部102aへ
通知する。
bは、通信、拡張ユニット、割込み等に対する処理によ
り周辺処理の時間が異なることを考慮して、各周辺処理
に要する時間を算出式に基づいて論理時間として算出
し、これをタイミング処理部102へと提供する機能を
実現する。
理の詳細を示すフローチャートが図4に示されている。
同図において、ステップ401(周辺処理の有無?)で
は、周辺処理の要求があるか否かを検証する。ステップ
402(周辺処理実行)では、周辺処理を実行する。ス
テップ403(処理時間算出)では、実行した周辺処理
に要した時間をそれぞれの処理の計算式により算出す
る。ステップ404(タイミング処理部へ通知)では、
算出した時間をタイミン処理部102の処理時間積算部
102aへ通知する。
は、シミュレーションメイン処理部101で実行したニ
モニック処理の時間及び周辺処理時間を読込み、読み込
まれた値をそれまでの論理時間に積算する機能を有す
る。また、処理時間積算部102aは、スキャニング型
PLCの1サイクルの処理時間(所謂サイクルタイム)
を計算すると共に、カレンダ時間の生成も行う機能を有
する。
102aにおける積算結果からタイマ定時割込み起動条
件や設定されたタイマの起動条件をチェックし、条件が
満たされた場合に割込み等を生成する機能を有する。
ートが図5に示されている。同図において、ステップ5
01(ニモニック処理/周辺処理時間読込み)では、先
ほど説明したニモニック実行/非実行処理時間読込部1
01a及び周辺処理時間算出部101bよりの処理時間
を読込む。ステップ502(処理時間積算)では、読込
んだ処理時間を処理時間データに加え、サイクルタイム
とカレンダ時間を計算する。ステップ503(タイマ値
検証)では、積算した処理時間を用いて、タイマ値を処
理時間分だけ減算する。ステップ504(タイムアウト
?)では、タイムアウト条件が成立したか否かを検証す
る。ステップ505(タイマ割込み生成)では、シミュ
レーションメイン処理部101に対してタイマ割り込み
等を生成する。
ニモニック実行/非実行処理時間読込部101a並びに
周辺処理時間算出部101bと、処理時間積算部102
aとで本発明の論理時間生成手段を構成している。
た論理時間を用いて、タイマ管理部102において、タ
イマ値の検証(ステップ503)及びタイマ割込の生成
(ステップ505)を行っている。また、処理時間積算
(ステップ502)で得られた論理時間に基づいて、サ
イクルタイムの自動試算を行っている。すなわち、こう
して得られた論理時間を基準として、入出力更新処理、
命令実行処理、周辺サービス処理の一巡実行時間を測定
することで、サイクルタイムの試算を行っている。
れるパソコンの性能に影響を受けることなく、実PLC
と等価なタイマ動作や割込動作を実現したり、或いは正
確なサイクルタイムを自動試算することが可能となる。
コン上の仮想PLCを用いてPLC用制御プログラムを
模擬的に実行させるPLCシミュレータであって、PL
C用制御プログラムに使用される各命令の実PLCにお
ける実処理時間データを記憶させた実処理時間データ記
憶手段と、仮想PLCにおけるプログラム模擬実行処理
において、個々の命令が処理される毎に、前記実処理時
間データ記憶手段に記憶された実処理時間データを参照
して、その命令に対応する実処理時間を積算して論理時
間を生成する論理時間生成手段と、を有し、前記仮想P
LCによるプログラム模擬実行に関する計時処理を前記
論理時間を用いて管理する、ことにほかならない。
処理としては、単に、タイマ処理、定時割込処理、サイ
クルタイム試算処理に限定されるものではない。その他
の任意の計時処理が含まれることは言うまでもない。ま
た、本発明のサイクルタイム試算処理には、プログラム
全体が複数のタスクに分割構成されている場合、タスク
単位で実行所要時間の試算が可能となされている。この
ようにタスク毎の実行所要時間がわかると、サイクルタ
イムを短縮する場合に効率がよい。すなわち、実行所要
時間が大なるタスクが判れば、そのタスクに関して集中
的にデバッグを行うことにより、サイクルタイムを効果
的に短縮することができる。
至図9の添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
支援装置の一実施例を示す構成図が図6に示されてい
る。
ては、実際の制御システムと同様にSCADAがシステ
ム監視として接続された環境で、図8に示される制御プ
ログラムを検証するシステムを構成している。
ついてはデバッガ20Aから仮想的に与えられる。性能
評価のために、PLCタイプAとPLCタイプBについ
てシミュレーションの結果を比較する。
(a),(b)に示されるようなニモニック処理&時間
データ104(A),(B)を展開し、ニモニック処理
制御プログラムとして図8に示されるニモニックプログ
ラムをシミュレーションメイン処理部101Aに展開し
て実行する。
行し、各コマンドの実行/非実行により処理時間をニモ
ニック処理&時間データ104(A),(B)から読込
みタイミング処理部102で積算を行う。
ついて述べる。
定された場合] (1)処理時間の積算 図8において、符号で示されるコマンド(命令)LD
が条件成立(“1”)の場合、符号で示されるコマン
ド(命令)OUTは実行となり、その場合の処理時間の
積算は0.05+0.20=0.25μsとなる。
件不成立(“0”)の場合、続くコマンド(命令)OU
Tは非実行となり、その場合の処理時間の積算は0.0
5+0.05=0.10μsとなる。
実行前に設定されていたタイマの値(残り時間)がタイ
ムアウトまで0.15μsであれば、コマンド(命令)
LDの実行によりタイマの値は0.10μsとなり、続
くコマンド(命令)OUTの実行によりタイマの値は−
0.10usとなって婦の値となるから、タイムアウト
条件の成立と判定される。これにより、タイムアウト割
込み等を生成する。
実行前のカレンダ時間が、ベース時間xx年xx月xx
日0時0分0秒000ms000μsからの経過時間と
して600000000μsであれば、コマンド(命
令)LD、OUTの実行によりカレンダ時間は6000
00025usとなる。このようにコマンド(命令)の
処理時間を積算することにより、カレンダ時間を論理的
に進め、アプリケーションなどを含んだ制御システムと
しての時間管理を可能とする。
り、シミュレート時にPLCシミュレータ10Aの入力
を、デバッガ20Aやアプリケーション30Aにより、
実運用システムと同じような条件で与えることが出来る
ため、制御命令の実行/非実行も実運用時と同じように
発生する。そのため、上述の(1)処理時間の積算に従
って処理時間を積算することで、実機PLCに近いサイ
クルタイムを得ることが出来る。
を行い、サイクルタイムをシミュレータ内部、あるいは
1サイクル毎にデバッガで読込み、履歴を取ることでシ
ステムとして必要となるサイクルタイムを検証すること
ができる。
定された場合] (1)処理時間の積算 図8において、符号で示されるコマンドLDが条件成
立(“1”)の場合には、続くコマンド(命令)OUT
は実行となり、その場合の処理時間の積算は0.08+
0.30=0.38μsとなる。
ルタイムの表示]上述の例で明らかなように、PLCタ
イプのデータが異なることで積算時間が異なりサイクル
タイム及びタイミングが異なってくる。デバッガ20A
よりPLCタイプ指定をすることで、PLCシミュレー
タ10Aでは展開するデータをPLCタイプAか、PL
CタイプBかを切替えることができる。また、デバッガ
20Aではそれぞれのデータでシミュレーションした結
果を表示する。
得られたと仮定して、そのときの制御システムの要求仕
様が『処理時間は120ms以下』であれば、PLCタ
イプAの性能が必要となることが判る。
とは、命令実行処理、入出力更新処理、周辺サービス処
理(通信ユニット、拡張ユニット、割り込みユニット等
に対する処理等)からなる一連の工程の一巡所要時間の
ことである。また、ここで言う『PLCタイプ』とは、
ハードウェアと一対一に対応するタイプ種別のことであ
り、製品としての型式等が同一でもハードウェアが異な
ればPLCタイプは異なる。
のような格別の作用効果を得ることができる。
ムを実機と論理的に同じタイミングでデバッグ乃至テス
トすることができる。
制御プログラムを実行するだけで、自動的にサイクルタ
イムを短時間で知ることができる。
慮に入れた、誤差の少ないサイクルタイムを得ることが
可能になる。
容易に得ることができ、制御システムの用途に合ったP
LCタイプを選択することが容易となる。
体でPLCシミュレータのタイマを参照することによ
り、制御システム全体としてのテストを行うこともでき
る。
よれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けること
なく、プログラム模擬実行により実現される時間関連動
作を、できる限り実PLCと等価な時間環境で実現させ
ることが可能なPLCシミュレータを提供することにあ
る。
コンの性能に影響を受けることなく、実PLCと等価な
タイマ動作や割込動作を実現することが可能なPLCシ
ミュレータを提供することができる。
ソコンの性能に影響を受けることなく、正確なサイクル
タイムを自動試算可能なPLCシミュレータを提供する
ことができる。
装置の構成図である。
理部の詳細構成図である。
ニモニック実行処理の全体を示すフローチャートであ
る。
詳細を示すフローチャートである。
である。
装置の一実施例を示す構成図である。
プ別に表にして示す図である。
す図である。
して示す図である。
部 101a ニモニック実行/非実行処理時間読込
部 101b 周辺処理時間算出部 102,102A タイミング処理部 102a 処理時間積算部 102b タイマ管理部 103 制御プログラム 104,104(A),104(B) ニモニッ
ク処理&時間データ
Claims (5)
- 【請求項1】 パソコン上の仮想PLCを用いてPLC
用制御プログラムを模擬的に実行させるPLCシミュレ
ータであって、 PLC用制御プログラムに使用される各命令の実PLC
における実処理時間データを記憶させた実処理時間デー
タ記憶手段と、 仮想PLCにおけるプログラム模擬実行処理において、
個々の命令が処理される毎に、前記実処理時間データ記
憶手段に記憶された実処理時間データを参照して、その
命令に対応する実処理時間を積算して論理時間を生成す
る論理時間生成手段と、を有し、 前記仮想PLCによるプログラム模擬実行に関する計時
処理を前記論理時間を用いて管理する、PLCシミュレ
ータ。 - 【請求項2】 実処理時間データが、命令実行時の処理
時間データと命令非実行時の処理時間データとから構成
されており、かつ前記論理時間生成手段が、個々の命令
の実行又は非実行を加味して、実行処理時間を積算して
論理時間を生成する、請求項1に記載のPLCシミュレ
ータ。 - 【請求項3】 仮想PLCによるプログラム模擬実行に
関する計時処理が、タイマ命令又は割込命令の計時処理
である、請求項1又は2に記載のPLCシミュレータ。 - 【請求項4】 仮想PLCによるプログラム模擬実行に
関する計時処理が、PLCのサイクルタイム自動試算の
ための計時処理である、請求項1又は2に記載のPLC
シミュレータ。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のPL
Cシミュレータの機能の全部又は一部を実現するための
コンピュータプログラムを格納した記録媒体。
Priority Applications (1)
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JP2000018060A JP3901417B2 (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Plcシミュレータ |
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ID=18544961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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