JP2003015706A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械に動作指令を与える数値
制御装置のプログラムをパソコンで開発作成した場合、
そのプログラムの評価として動作確認を行なうには、工
作機械上で動作させることで確認し、誤りがあれば修正
するやり方が主流であった。 【解決手段】 数値制御装置と同一の機能を有し
た基板と、動作をシミュレーションさせる基板とに標準
パソコンバスを実装し、これらを汎用的なパソコンに搭
載し、工作機械を動作させることなくパソコン上で動作
確認をできるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は主に工作機械の制
御を行なう制御装置に関するものである。

【従来の技術】一般的に、工作機械の制御装置に搭載す
るシステムプログラムの開発での確認作業は、図８に示
すように、パソコン１０１等で作成したプログラムを実
際の工作機械１０３や工作機械から駆動部の構成を除い
て簡易的な入出力を可能としたシミュレーションスタン
ド１０４に取り付けられた状態の制御装置（以下、ＮＣ
制御部）１０２で動作確認する方法が主流であった。

【０００１】図９は、この方法でプログラムの作成から
動作確認をするまでの各装置間での処理を示している。
まず、Ｓ／Ｗ開発者が、機械制御（以下、ＰＬＣ）開発
用プログラム１０５及びＮＣシステム開発用プログラム
１０６とがインストールされているパソコン１０１を使
って、ＰＬＣ実行プログラム及びＮＣシステム実行プロ
グラムを作成し、記憶媒体に一旦保存する。

【０００２】保存されたデータの内、ＰＬＣ実行プログ
ラムはシリアル通信１０７を用いてＮＣ制御部１０２の
ＩＯ制御インタフェース部１０８経由でＰＬＣ処理用メ
モリ１０９へ転送される。一方、ＮＣシステム実行プロ
グラムはシリアル通信１１０により専用ＲＯＭライタ装
置１１１に転送され、ＲＯＭ１１２に書き込まれ、ＮＣ
制御部１０２に実装される。

【０００３】この状態からＮＣ制御部１０２でＰＬＣ実
行プログラムを起動させると、ＰＬＣ制御部１１３で演
算され、演算結果のデータを機械ＩＯ通信部１１４から
機械データインタフェース部１１５に転送される。

【０００４】機械データインタフェース部１１５は、図
１０に示すようにＮＣ制御部１０２から受信した機械出
力データを機械ＩＯ通信コントローラ１１６、機械出力
インタフェース回路１１７を介して複数の機械出力デー
タとして工作機械１０３に出力し、逆に工作機械１０３
の外部モジュールから出力される複数の機械入力データ
を受け取り、機械入力インタフェース回路１１８、機械
ＩＯ通信コントローラ１１６を介して定期的にデータを
ＮＣ制御部１０２に送信する。これにより実際の動作を
もとにプログラムの正誤を確認できる。

【０００５】このように従来のプログラム開発では、プ
ログラム開発をする装置と動作確認を行なう実機とが別
々であるため、作成されたプログラムの実機上へのダウ
ンロードや不具合箇所修正作業に伴うＳ／Ｗ開発者のパ
ソコンと実機との行き来に非常に時間を費やされる点が
問題視されていた。

【０００６】これに対し、特開平５−４６４３６号公報
では複数の周辺制御装置を制御する中央制御装置の制御
ソフトウェアを開発する上で、開発機上で実設備におけ
る動作確認を行なえるようにするため、周辺制御装置の
機能を仮想化している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにソ
フトウェアで仮想的処理を行なうには、作成したプログ
ラムがＩ／Ｏ命令を仮想Ｉ／Ｏ空間に対する書き込みで
代用するように修正する必要があるため、プログラム動
作確認後に再度この点を修正し直す必要があるという問
題があった。本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、簡便な手段でプログラム作成から動作確認
までを行なえる装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】プログラムを解読してプ
ログラムを実行しデータを演算する機能を有する第一の
基板と、第一の基板と接続され、データをもとにシミュ
レーションを行なう第二の基板とを有する。

【０００９】また、第一の基板及び第二の基板は、パソ
コンと接続可能なパソコン標準バスを有する。

【００１０】さらに、第一の基板及び第二の基板は、パ
ソコン電源からの電力供給と外部からの電力供給とを切
換える切換手段を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明によ
るパソコンを使用した制御装置の概略図、図２はパソコ
ンの内部構成を記したブロック図である。図中、パソコ
ン１は汎用のパーソナルコンピュータであって、第一の
基板である制御部模擬基板２及び第二の基板である機械
入出力模擬基板３は、パソコンのサポートする標準バス
のインタフェースを備えており、パソコンバス４上に実
装されパソコン制御部５と信号を送受信する。そのた
め、制御部模擬基板２及び機械入出力模擬基板３の基板
形状および構造はパソコンのサポートする標準バスの規
格に準拠したものあるいは互換性が保てる範囲であれば
多少形状の異なるものでも良い。

【００１２】図３は御部模擬基板２及び機械入出力模擬
基板３の構成を示すブロック図である。図中、制御部模
擬基板２は、ＮＣ演算及びデータ通信を制御するＣＰＵ
６と、ＣＰＵ６がデータを処理する際にデータを保管す
るＣＰＵ処理用メモリ７と、作成されたＰＬＣ実行プロ
グラムを演算するＰＬＣ制御部１０と、ＰＬＣ制御部で
演算する際にデータを保管するＰＬＣ処理用メモリ１１
と、機械入出力基板３とデータを送受信する機械ＩＯ通
信部１２と、パソコンバス４と接続され２ポートメモリ
９とパソコン制御部５との間でのデータの送受信を中継
するパソコンバスインターフェース部８と、ＩＯ制御イ
ンタフェース部１３と、駆動系シミュレーション部１４
とを有している。

【００１３】これらの制御回路構成およびデバイスは実
際に工作機械に実装されているものと同等であり、アド
レスマップなどＳ／Ｗから見たシステムのマッピングも
実際の工作機械と同等である。

【００１４】また、機械入出力模擬基板３は、データ通
信を制御するＣＰＵ１５と、ＣＰＵ１５がデータを処理
する際にデータを保管するＣＰＵ処理用メモリ１６と、
制御部模擬基板２と機械データを送受信する機械ＩＯ通
信部１７と、パソコンバス４と接続され２ポートメモリ
１９とパソコン制御部５との間でのデータの送受信を中
継するパソコンバスインターフェース部１８と、通信プ
ログラムを格納するＲＯＭ２０とを有している。

【００１５】図４はプログラムを作成してからのパソコ
ン１内での制御部模擬基板２の各実行プログラムの処理
順序である。まず、Ｓ／Ｗ開発者はこのプログラム開発
装置のパソコン機能にインストールされているＰＬＣ開
発用プログラムとＮＣシステム開発用プログラムを利用
してＰＬＣ実行プログラム及びＮＣシステム実行プログ
ラムを作成し記憶媒体に保存する。

【００１６】次いで、動作確認の対象となる各実行プロ
グラムは、パソコン制御部５からの指令により記憶媒体
からパソコンバス４経由で制御部模擬基板２のパソコン
バスインターフェース部８を通って２ポートメモリ９へ
転送される。制御部模擬基板２のＣＰＵ６は２ポートメ
モリ９上に転送されたプログラムを解読し、ＮＣシステ
ム実行プログラムをＣＰＵ処理用メモリ７に展開し、Ｐ
ＬＣ実行プログラムをＰＬＣ処理用メモリ１１に展開す
る。このように各実行プログラムが展開されたあと、Ｎ
Ｃシステム実行プログラムから実行を開始し、引き続き
ＰＬＣ実行プログラムを実行する。

【００１７】図５は制御部模擬基板２のＰＬＣ制御部で
演算された機械ＩＯデータの流れを機械入出力模擬基板
３での流れを中心に示している。ＰＬＣ実行プログラム
は、今までは、工作機械から出力される機械データをも
とにして動作するものであったが、ここでは、実際の工
作機械あるいは機械入出力模擬テスターなどの周辺機器
から送信してもらっていた機械データを、機械入出力模
擬基板３から出力されるデータで代用している。

【００１８】図中、ＰＬＣ制御部１０はＰＬＣ処理用メ
モリ１１に展開されたＰＬＣ実行プログラムをもとに機
械データを演算する。次いで、ＣＰＵ６は演算された機
械データをＰＬＣ処理用メモリ１１から機械ＩＯ通信部
１２へ転送し、制御部模擬基板２と機械入出力模擬基板
３との間を接続するシリアル通信線を介して機械入出力
模擬基板３上の機械ＩＯ通信部１７へ転送する。機械入
出力模擬基板３上のＣＰＵ１５は機械ＩＯ通信部１７上
の機械データを読み出し、２ポートメモリ１９へ転送す
る。一方、パソコン制御部５上で動作する機械入出力シ
ミュレーションプログラムは、パソコンバス４に接続さ
れているパソコンバスインターフェース部１８を介して
２ポートメモリ１９上の機械データを取り込み、パソコ
ンモニターにＳ／Ｗ開発者が認識できる形に変換し出力
する。

【００１９】機械側からの入力情報は、Ｓ／Ｗ開発者に
よりパソコンのキーボードやマウスなどの入力機器から
模擬的に入力され、機械入出力シミュレーションプログ
ラムによって機械入力データとして変換され、パソコン
バス４から機械入出力模擬基板３のパソコンバスインタ
ーフェース部１８を経由して２ポートメモリ１９へ転送
される。機械入出力模擬基板３上のＣＰＵ１５は２ポー
トメモリ１９に書きこまれた機械入力データを機械ＩＯ
通信部１７へ転送し、シリアル通信線を経由して制御部
模擬基板２の機械ＩＯ通信部１２へ転送する。制御部模
擬基板２上のＣＰＵ６は機械ＩＯ通信部１２に転送され
てきた機械入力データをＰＬＣ処理用メモリ１１へ転送
し、ＰＬＣ制御部１０がその機械入力データをもとにＰ
ＬＣ実行プログラムを実行して、新たに機械出力データ
を生成する。生成された機械出力データは再び上述のシ
ーケンスに従い制御部模擬基板２から機械入出力模擬基
板３の間を転送され処理される、というサイクルを繰り
返す。

【００２０】本サイクルを繰り返すなかでＳ／Ｗ開発者
は、模擬的に与える機械入力データとそのデータをもと
に制御部模擬基板２が転送してくる機械出力データをパ
ソコンモニターで確認しながら作成されたプログラムの
動作検証を容易に行なうことが可能となる。

【００２１】また、パソコンの標準バスの規格に沿うも
のを使用するため、汎用型のパソコンに基板を装着する
だけで装置の用意ができるので、作業が簡易化されると
ともに、省スペースで開発可能である。

【００２２】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
ついて図６を基に説明する。なお、実施の形態１と同様
の構成、機能については同一の番号を付し、説明を省略
する。また、複数枚の基板を並べた場合に、１枚目と同
一の基板については１枚目の付番の後にａを付けること
で区別しており、同一の機能である。図６は複数の制御
部模擬基板２がパソコンバス４上に実装され、互いの持
ち得る各種データを共有する場合の処理の流れを示す。
ここで２台の制御部模擬基板２と２ａと機械入出力模擬
基板３と３ａを例とし、以下に動作を示す。

【００２３】同一のパソコンバス４上に実装された制御
部模擬基板２、２ａにおいてそれぞれが独自の機械入出
力模擬基板３、３ａと接続されている。この際、パソコ
ンのバススロットの許す限り同一のパソコン上ですべて
の基板を実装することが可能であるが、パソコンのサポ
ートするバススロットよりも多い数の制御部模擬基板お
よび機械入出力模擬基板を実装する場合はパソコンは複
数台にまたがっても良い。但し、制御部模擬基板２、２
ａ同士は同一パソコンのバス上に実装されるものとす
る。

【００２４】制御部模擬基板２上のＣＰＵ６がＣＰＵ処
理用メモリ７で算出したデータ、あるいはシリアル通信
線で接続される機械入出力模擬基板３上のＣＰＵ１５が
演算実行し出力した機械出力データなどの各種データを
２ポートメモリ９に対して書きこむ。制御部模擬基板２
ａのＣＰＵ６ａは制御部模擬基板２の２ポートメモリ９
上のデータをパソコンバス４を経由して読み出す。この
際、パソコンバスがＰＣＩバスのようにバスマスタ／ス
レーブ機能をサポートしている場合、制御部模擬基板２
ａ上のＣＰＵ６ａはパソコンバスインタフェース部８ａ
上にマッピングされたメモリ領域をアクセスすることに
より能動的に制御部模擬基板２のパソコンバスインタフ
ェース部８を介して２ポートメモリ９上のデータを読み
出すことができる。

【００２５】同様に制御部模擬基板２ａ上の演算処理さ
れた各種データも制御部模擬基板２ａ上の２ポートメモ
リ９ａに書きこむことで、制御部模擬基板２から能動的
に読み出しが可能となりデータの利用が可能となる。な
お、この共有されるデータは制御部模擬基板２上で動作
するＮＣシステム実行プログラムにおいて、ある特定の
処理が完了した時点でハンドシェイクに用いるフラグデ
ータであっても良い。

【００２６】以上のように複数枚の基板を実装すること
で、一台のパソコンで複数台の制御装置について動作確
認が可能となる。

【００２７】実施の形態３．この実施の形態では、制御
部模擬基板および機械入出力模擬基板を搭載することに
よりパソコンの本来の電源供給量を超えて必要となる場
合の対応手段について図７を基に説明する。

【００２８】図７（ａ）中、制御部模擬基板２、２ａお
よび機械入出力模擬基板３、３ａは、パソコンバスイン
タフェース部８、８ａ、１８、１８ａを介してパソコン
バス４と接続され、このパソコンバス４から電力も供給
される。また、制御部模擬基板２、２ａおよび機械入出
力模擬基板３、３ａには、電源ラインの切換を行なう電
源ライン切換回路２１があり、パソコンバス４から電源
ライン切換回路２１へ電力を供給するパソコン側電源供
給ライン２３と、外部電源供給ユニット２４からの電力
を受ける別系統の外部電源側供給ライン２５とを有して
いる。

【００２９】このような、回路を有することで、パソコ
ンに実装される各種基板の枚数により必要とされる電源
容量の総和がパソコンの供給可能な電源容量を越えてし
まう場合には、図７の電源ライン切換回路２１外部電源
供給側に切換えることで外部電源供給ユニット２４から
の電力供給を有効にし、パソコン電源供給ライン２３を
回路的に分断する。

【００３０】このように図７（ａ）では電源ライン切換
回路２１を機械的な切換スイッチとしているが、図７
（ｂ）に示すように、パソコンに接続されるキーボード
やマウスによりパソコン制御部上で動作する接点切換用
プログラムを設け、このプログラムを起動することでバ
スインタフェース部８、８ａ、１８、１８ａ回路内にサ
ポートされているＩＯポートの電源切換設定ビット２６
をＯＮすることにより電源ライン切換回路２２のゲート
を制御し、電源ラインを切換えてもよい。

【００３１】以上のようにすることで、パソコンに基板
を実装して電力不足となっても、外部から電力を供給で
きるため、多数枚の基板を並設でき処理能力が向上す
る。

【００３２】

【発明の効果】プログラムを解読してプログラムを実行
しデータを演算する機能を有する第一の基板と、第一の
基板と接続され、データをもとにシミュレーションを行
なう第二の基板とを有するので、作成されたプログラム
の動作検証を容易に行なうことが可能となる。

【００３３】また、第一の基板及び第二の基板は、パソ
コンと接続可能なパソコン標準バスを有するので、汎用
型のパソコンに基板を装着するだけで装置の用意がで
き、作業が簡易化されるとともに、省スペースで開発可
能である。

【００３４】さらに、第一の基板及び第二の基板は、パ
ソコン電源からの電力供給と外部からの電力供給とを切
換える切換手段を有するので、多数枚の基板を並設でき
処理能力が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるパソコンの
概略図である。

【図２】 この発明の実施の形態１におけるパソコンの
構成を示すブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における制御部模擬
基板及び機械入出力模擬基板の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態１における制御部模擬
基板での処理の流れを示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における機械入出力
模擬基板での処理の流れを示すブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態２における複数の制御
部模擬基板及び機械入出力模擬基板を配置した構成を示
すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態３における外部電源切
換機構を示すブロック図である。

【図８】 従来のプログラム開発装置のシステムであ
る。

【図９】 従来のプログラム開発から確認までの処理の
流れを示すブロック図である。

【図１０】 従来の機械データインターフェース部の構
成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ パソコン、 ２ 制御部模擬基板、 ３ 機械入出
力模擬基板、 ４ パソコンバス、 ５ パソコン制御
部、 ６ ＣＰＵ、 ７ ＣＰＵ処理用メモリ、 ８
パソコンバスインターフェース部、 ９ ２ポートメモ
リ、 １０ ＰＬＣ制御部、 １１ ＰＬＣ処理用メモ
リ、 １２ 機械ＩＯ通信部、 １３ＩＯ制御インタフ
ェース部、 １４ 駆動系シミュレーション部、 １５
ＣＰＵ、 １６ ＣＰＵ処理用メモリ、 １７ 機械
ＩＯ通信部、 １８ パソコンバスインターフェース
部、 １９ ２ポートメモリ、 ２０ ＲＯＭ、 ２１
電源ライン切換回路、 ２２ 電源ライン切換回路、
２３ パソコン側電源供給ライン、 ２４ 外部電源供
給ユニット、 ２５ 外部電源側供給ライン、２６ 電
源切換設定ビット、 ２７ ゲート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラムを解読して前記プログラムを実
   行しデータを演算する機能を有する第一の基板と、前記
   第一の基板と接続され、前記データをもとにシミュレー
   ションを行なう第二の基板とを有する制御装置。
2. 【請求項２】第一の基板及び第二の基板は、パソコンと
   接続可能なパソコン標準バスを有することを特徴とする
   請求項１記載の制御装置。
3. 【請求項３】第一の基板及び第二の基板は、パソコン電
   源からの電力供給と外部からの電力供給とを切換える切
   換手段を有することを特徴とする請求項１及び請求項２
   いずれか記載の制御装置。