JP2003248504A - 制御プログラムのデバッグ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットシステム１０中の入力デバイス１
２と出力デバイス１４が接続された制御装置１６内に格
納され、各デバイス１２・１４間の関係を規制する制御
プログラム１８のデバッグ時にあって、ターゲットシス
テム１０の機械を何度も動作させる危険な作業を現場に
つきっきりで行う必要がなく、機械装置と切り離したデ
ータ上でのデバッグ作業が簡易に行える様にする。 【解決手段】 制御プログラム１８の動作時における履
歴情報２０を保存しておき、その履歴情報２０を使用
し、オフライン状態で制御プログラム１８を使用したタ
ーゲットシステム１０の動作確認を、表示手段２０上で
繰り返し行うことを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＰＬＣの様な制
御装置用の制御プログラムをデバッグする方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の制御プログラムは、例えば
ＰＬＣにおけるラダープログラムにあっては、センサや
スイッチ接点の様な入力デバイスと、リレーやランプの
様な出力デバイスの接続状態に対応するラダー回路図を
描くことにより作成される。

【０００３】また、作成される制御プログラムが複雑な
場合、バグを含むことは避けられないので、タイミング
チャートを作成して各回路部品間の動作タイミングを調
べたり、制御機械の制御を繰り返し実行したりすること
によって、デバッグが行われることが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たタイミングチャートを作成してデバッグする方法は、
作成したアプリケーションプログラムに回路のイメージ
を直接結びつけることが難しく、デバッグには熟練を要
する。

【０００５】一方、実際に機械を動かしてその制御状態
を検証する方法では、不具合箇所を含む可能性が高いプ
ログラムで機械装置を動作させる結果、ともすると機械
を破壊する恐れが強く危険も大きいとともに、プログラ
マがつきっきりでその動作状態を監視する必要があるな
ど、問題が多い。

【０００６】本発明者はかかる不都合について考察した
結果、ＰＬＣ用の制御プログラムは一般に、ラダー回路
図の様に具体的な回路部品あるいは同等の部材を組み合
わせ、作図の要領でグラフィカルにプログラミングする
ものが多く、その制御プログラムによる実際の制御タイ
ミングを履歴情報として記憶しておけば、画面上で視覚
的にその制御状態を繰り返し再現でき、不具合の箇所を
容易に見つけることができることを知見した。

【０００７】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであって、制御プログラムの動作時における履歴情報
を保存し、その履歴情報を使用してオフライン状態で制
御プログラムの動作確認を繰り返し行うことを可能とす
ることにより、機械を何度も動作させる危険な作業を現
場につきっきりで行う必要がなく、機械装置と切り離し
たデータ上でのデバッグ作業が行える制御プログラムの
デバッグ方法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】本発明にかかるデバッグ
方法が実施される制御プログラム１８は、図１にその構
成を概略的に示すごとく、ターゲットシステム１０中に
備えた複数の入力デバイス１２と出力デバイス１４が接
続された制御装置１６内にあって、両デバイス１２・１
４間の関係を規制するためのものである。

【０００９】ここで、制御プログラム１８中における実
行位置と、前記入力デバイス１２と出力デバイス１４に
おける状態変化との関係を、時系列的な履歴情報２０と
して保存可能とする一方、その保存された履歴情報２０
に基づいて、制御プログラム１８による制御状態をオフ
ライン状態で繰り返し再現して表示可能としたことを特
徴とする。

【００１０】制御装置１６内には、入力デバイス１２が
接続されてその入力デバイス１２の現在状態に対応した
検出情報を個別に保存可能とする入力デバイス用メモリ
２２と、出力デバイス１４が接続されてその出力デバイ
ス１４の制御状態に対応した制御情報を保存可能とする
出力デバイス用メモリ２４と、履歴情報２０の格納用メ
モリ２６とを備えている。

【００１１】そして、制御プログラム１８の実行位置に
対応させて、入力デバイス用メモリ２２と出力デバイス
用メモリ２４のデータ変化を履歴情報格納用メモリ２６
内に格納する。

【００１２】履歴情報２０は、基本となるデータから入
出力状態が変化する毎に、その変化内容を記録すること
によって、格納データの圧縮を図ることができる。

【００１３】また制御プログラム１８による制御動作の
再現は、制御プログラム１８のトレース機能を有するデ
バッグ装置２８上に履歴情報２０をダウンロードする。
そして、そのデバッグ装置２８の表示手段３０上で制御
プログラム１８を表示するとともに、履歴情報２０に基
づいて、制御プログラム１８中の実行位置をトレースす
ることにより行われる。

【００１４】ここで制御プログラム１８は、図４で例示
する如く、表示画面上で作図することにより構成される
リレーラダー図の様なグラフィカルなロジック記述言語
で記述されている。

【００１５】制御プログラム１８による制御動作の再現
は、その再現範囲および再現速度あるいはそのトレース
終了条件を、任意に設定可能とすることが好ましい。ま
た制御プログラム１８による制御動作の再現時に制御プ
ログラム１８の修正を行うと、履歴情報２０に基づく制
御プログラム１８のシミュレート動作が行われる様に構
成することもできる。

【００１６】履歴情報２０は、インターネット回線の様
な通信回線を介して遠隔地に送られ、ターゲットシステ
ム１０が稼動される場所とは異なった箇所で、制御プロ
グラム１８による制御タイミングの再現動作が行われる
様に構成することも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く、制御プログラム１８の動作
時における履歴情報２０を保存しておき、その履歴情報
２０を使用して、オフライン状態で制御プログラム１８
を使用したターゲットシステム１０の動作確認を繰り返
し行うことを可能とすることにより、ターゲットシステ
ム１０の機械を何度も動作させる危険な作業を現場につ
きっきりで行う必要がなく、機械装置と切り離したデー
タ上でのデバッグ作業が簡易に行える。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明を、図２に例示する如
く、制御装置としてＰＬＣ３２を使用するとともに、Ｐ
ＬＣ用の制御プログラム１８としてラダープログラムを
適用して実施した一例に基づいて具体的に説明する。し
かしながらこれに限らず、ターゲットシステム１０に備
えた入力デバイス１２と出力デバイス１４との間に一定
の関係を有する所定の制御動作を可能とする各種の制御
装置、およびその制御装置に使用する制御プログラムに
対しても略同様に実施できる。

【００１９】ＰＬＣ３２は、ＣＰＵユニット３４やメモ
リユニット３６などの必要とする個別の機能毎に回路が
ユニット化され、各ユニットを必要に応じてバスライン
を介して適宜追加することにより、ＰＬＣ全体として達
成される機能を増減可能とする、従来と略同様な構成を
基本とする。

【００２０】この実施例にあっては、ＰＬＣ３２の全体
を制御するＣＰＵユニット３４と、ターゲットシステム
１０の入力デバイス１２から送られる検知信号の直接的
な取り込みを可能とする入力ユニット３８と、ターゲッ
トシステム１０の出力デバイス１４に向けて所定の制御
信号の出力を可能とする出力ユニット４０と、各種デー
タを保存するメモリユニット３６と、プログラム式表示
装置４２との間で所定のデータ通信を可能とする計算機
リンクユニット４４とを基本ユニットとして備える。

【００２１】そして、ＣＰＵユニット３４で常時に入出
力デバイス１２・１４の変化状態を監視しておき、新規
データ入力等のデータ変化が認められると、必要な演算
処理を施したあとメモリユニット３６上における該当の
アドレスにアクセスして内容を読み書きし、あるいは出
力ユニット４０に向けてデータを送出する。

【００２２】また、ターゲットシステム１０に対して直
接入出力され、あるいはその制御などに用いる状態デー
タの格納場所が、制御あるいは表示すべきターゲットシ
ステム１０上に備えたセンサやスイッチの様な入力デバ
イス１２、リレーやモータの様な出力デバイス１４毎に
メモリユニット３６上に確保される。

【００２３】ここで、入出力されるデータが数値の様な
ワードデータに対してはワードデバイスが、オンオフ情
報の様なビットデータに対してはビットデバイスが、そ
の機種固有の例えば「Ｘ００１」のようなデバイス名な
いしはアドレスを指定することによって格納場所を特定
可能に、メモリユニット３６内に設定されている。

【００２４】従って、ＰＬＣ３２の内部または外部から
メモリユニット３６内における任意のワードデバイスあ
るいはビットデバイスをデバイス名で特定してアクセス
するだけで、ターゲットシステム１０の対応する出力デ
バイス１４を制御し或いは入力デバイス１２における動
作状態に関する情報が個別に取り出せる。

【００２５】更にＰＬＣ３２には、ターゲットシステム
１０の制御動作時にはプログラム式の表示装置４２が接
続され、ＰＬＣ３２内のメモリユニット３６に設定され
た入出力デバイス１２・１４内の状態情報の変化に対応
した表示を可能とすることにより、ターゲットシステム
１０に対する制御盤として使用される。

【００２６】また定常状態での動作に先立って、ＣＰＵ
ユニット３４にはプログラミングツール４６が接続さ
れ、制御プログラム１８の作成および保守管理動作がな
される。なお、以下の実施例では、ＰＬＣ３２とプログ
ラム式表示装置４２とプログラミングツール４６とが互
いに独立して動作可能な装置の場合を例示するがこれに
限らず、例えばプログラム式表示装置４２中に、上記し
た制御装置１６としての機能と以下のプログラミングツ
ール４６としての機能の一部または全部を同時に備える
など、その構成は適宜変更して実施できることは勿論で
ある。

【００２７】プログラミングツール４６は、図３にその
構成を概略的に示す如く、ＰＬＣ３２用の制御プログラ
ム１８のコーディング、デバッグ、ＰＬＣ３２に対する
ダウンロードあるいはモニタの様な制御プログラム１８
の作成に必要な各種の機能を備えたものであって、専用
のパソコン応用装置あるいは汎用のパソコン装置に専用
のプログラムをインストールして構成される。

【００２８】ここで制御プログラム１８のコーディング
は、図４（ａ）の如く、プログラミングツール４６にお
ける表示部４８に開いた作画面５０上に、リレーシンボ
ル５２を用いてリレーラダー図５４を描くことにより作
成するラダー図方式が採用されている。したがって、図
３に例示するプログラミングツール４６にはラダー図作
成部５６を備えるが、フローチャート、ＳＦＣ、ＦＢ
Ｄ、ニモニック、ＳＴあるいは他のグラフィカルなロジ
ック記述言語を用いた方式にあっては、その方式に対応
したコーディング手段が用意される。

【００２９】また本実施例にあっては、上記した一般的
なリレーシンボル５２に加え、予め設定した所定の動作
をする図５の様な制御機能部品５８を備え、その制御機
能部品５８を使用して制御プログラム１８をコーディン
グ可能とする制御機能部品選択部６０を備えている。

【００３０】制御機能部品５８は、図５（ｂ）に例示す
る如く、汎用的に繰り返して使用されることが多い機能
プログラム６２を予め１つにまとめて使用可能としたも
のであって、複数種類の制御機能部品５８を予め用意
し、使用する制御機能部品５８を選択使用することによ
り、制御プログラム１８の作成の簡易化を図るものであ
る。

【００３１】各制御機能部品５８には入出力として少数
の固定した入出力端子（図示例では入力がＩＰ１〜ＩＰ
８の８つ、出力がＯＰ１〜ＯＰ４の４つ）を持つととも
に、制御機能部品５８を構成する機能プログラム６２中
の各デバイス名をローカルなデバイス名を用いて記載す
る。

【００３２】そして図４（ａ）で例示するリレーラダー
図５４中において、１または複数の制御機能部品５８を
矩形の様なシンボルを用いて表現可能とするとともに、
制御機能部品５８を構成する機能プログラム６２を独立
して動作可能としている。また、制御機能部品５８中に
タイマーやカウンタの様な設定値を必要とする部品が含
まれる場合にあっては、カウントアップ数の様な設定値
を変数とし、実際の設計時に任意に設定変更できる様に
している。

【００３３】ここでリレーラダー図５４のコーディング
にあっては、図４（ａ）に例示するごとく、制御プログ
ラム作成用として開いた作画面５０上に、従来のラダー
図と略同様に、ラダー図作成部５６を使用してリレーシ
ンボル５２をもって必要なリレーラダー図５４を描いて
行く。

【００３４】更に、作画用のシンボルとして制御機能部
品５８を選択した場合にあっては、図５の様に入力ＩＰ
１〜ＩＰ８および出力ＯＰ１〜ＯＰ４に対して具体的な
入出力デバイス名を設定するとともに、変数に値を設定
することにより、制御機能部品５８の設定動作は完了す
る。例えば図５（ａ）の図示例では、入力のＩＰ１〜Ｉ
Ｐ５と出力のＯＰ１のみが使用された例が示されてい
る。

【００３５】また、リレーラダー図５４中に書き込まれ
た制御機能部品５８の具体的な構成を示す図５（ｂ）の
様な機能プログラム６２は、画面上で制御機能部品５８
をクリックするなどの所定指示動作をすることにより、
図４（ｂ）の様にサブウインドウ６４が開き、そのサブ
ウインドウ６４上に表示されて確認が可能となる。

【００３６】この様にして作成されたリレーラダー図５
４は、データ合成部６６により所定の制御プログラム１
８に変換される。そして、データ通信部６８を介して制
御プログラム１８をＰＬＣ３２にローディング後には、
制御プログラム１８を全体として動作させた場合にあっ
ても、個別の制御機能部品５８を構成する機能プログラ
ム６２毎にその動作を開始および停止させ、更に後記す
るデバッグを可能とする。

【００３７】本発明は上記した構成にあって更に、上記
した制御プログラム１８をＰＬＣ３２側にダウンロード
し、ターゲットシステム１０を実際に動かした際の動作
タイミングに関する履歴情報２０を、ＰＬＣ３２内のメ
モリユニット３６上に時系列状態で記憶可能とする一
方、この記憶された履歴情報２０を利用し、制御プログ
ラム１８ひいてはターゲットシステム１０の動作状況を
再現可能とすることを特徴とする。

【００３８】すなわち、ＣＰＵユニット３４の基本機能
として、制御プログラム１８に従ったターゲットシステ
ム１０の制御を可能とするとともに、制御プログラム１
８が実行されて入力および出力状態が変化する毎に、そ
の入出力状態の変化に対応するデータを制御プログラム
１８の実行位置に対応させ、時系列的に履歴情報２０と
して記憶することを可能としている。

【００３９】ここでＰＬＣ３２における制御は、通常は
入力デバイス１２の状態変化を監視しておき、例えばス
イッチがオンされるなどの入力変化を開始条件としてラ
ダープログラムが順次に実行されたあと、ランプ等の対
応する出力デバイス１４に対する制御動作が行われるの
が一般的である。

【００４０】そこで、特定の入力デバイス１２や出力デ
バイス１４が変化するなどの開始条件と終了条件を設定
し、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの
入出力データの変化を、制御プログラム１８中における
実行位置に対応させて順次に記録して行くことにより、
履歴情報２０の収集がおこなわれる。

【００４１】ここで履歴情報２０の収集は、各ステップ
毎のデータを全て収集することも可能であるが、入出力
デバイス１２・１４における状態変化があった箇所のみ
を選択的に記録することにより、データの圧縮を可能と
している。またデータの収集サイクルは、１または数サ
イクルの少数のサイクル分、あるいは数百サイクル分な
ど、適宜変更して設定できる。また連続して記録した
り、制御プログラム１８を例えば１００回実行する毎に
記録したりするなど、そのトレース条件は任意に変更し
て実施できる。

【００４２】また、入出力デバイス１２・１４の状態変
化の順序のみが問題となる場合にあっては、入出力デバ
イス１２・１４のデータを時系列的に記録することで足
りる。しかしながら、各入出力デバイス１２・１４ごと
に動作する時間間隔が問題となるシステムにあっては、
時間データも同時に記録することが必要となる。その
他、ターゲットシステム１０の動作履歴の特定に必要で
あれば、同時に記録されるデータの種類および形式は、
適宜変更して実施できることは勿論である。

【００４３】一方、プログラミングツール４６上には履
歴情報２０のトレース部７０を備え、ＰＬＣ３２側から
データ通信部６８を介してデータ記憶部６９にダウンロ
ードされた履歴情報２０に基づき、制御プログラム１８
の制御状態をオフライン状態で再現することを可能とし
ている。

【００４４】かかる構成により、作成された制御プログ
ラム１８の動作手順と、その制御プログラム１８で制御
されるターゲットシステム１０における実際の動作タイ
ミングとの関係が、表示部４８の画面上に表示された制
御プログラム１８に対応させて、視覚的に表示可能とし
ている。

【００４５】より具体的には、例えば図６の様にデバッ
グ画面７４上において制御プログラム１８を表示した状
態でトレース動作を開始すると、履歴情報２０に従って
対応する制御プログラム１８上におけるリレーシンボル
５２の表示図形の形状や色が変化して行くことにより、
入出力デバイス１２・１４の動作タイミングあるいは制
御プログラム１８による制御手順が図形の変化としてビ
ジュアルに表示されるのである。

【００４６】なお上記した履歴情報２０に基づく制御状
態のトレース動作は、履歴情報２０の全体を一体として
実行することも可能であるし、制御プログラム１８上で
指示した特定範囲、例えば、特定のデバイス、ビット、
画面あるいは制御機能部品５８などを限定してトレース
および表示をさせることもできる。かかる目的のため、
検索機能を備えて制御プログラム１８中における該当の
箇所を選択的に表示あるいは実行できる様に構成するこ
とが好ましい。

【００４７】また、実行をステップ単位で段階的に実行
し、あるいは実行速度を現実の動作速度の複数分の１の
任意速度に減速して実行させることも可能である。ま
た、特定のビットが立った時点でトレース実行を中断さ
せることも可能で、かかる構成を採用することにより、
不具合のデバイス位置を特定することが容易になる。

【００４８】更に、履歴情報２０のトレース機能のみを
単独で備え、制御プログラム１８の不具合位置を特定す
る目的のためのみの装置として構成することもできる。

【００４９】更にまた、ＬＡＮあるいはインターネット
を利用して遠隔地に履歴情報２０その他の必要なデータ
を送ることにより、ターゲットシステム１０が配置され
た箇所から離間した場所でアプリケーションの検証、す
なわち現場で実際に起こったことを順番に再現すること
が可能となり、伝送速度や距離の差が不問となる。なお
履歴情報２０の伝送は、所定のタイミングで予め設定さ
れたアドレスに対して自動的に行うことも可能である
し、遠隔地からＰＬＣ３２にアクセスし、手動で必要な
データを取り出すことも可能である。

【００５０】更に、記録された履歴情報２０から制御プ
ログラム１８中の不具合箇所を推定し、画面７４上で指
摘させることもできる。すなわち、機械が実際に動いた
情報である履歴情報２０を制御プログラム１８にフィー
ドバックし、機械の傾向性を考慮した制御プログラム１
８のデバッグを可能とするのである。

【００５１】また制御プログラムの修正部７２を備え、
制御プログラム１８を変更した際、入出力デバイス１２
・１４がどの様なタイミングで動作するかを履歴情報２
０から推定し、ターゲットシステム１０中における機械
の動作をシミュレートさせることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成を示す説明図である。

【図２】制御装置をＰＬＣに実施した一例を示すブロッ
ク図である。

【図３】プログラミングツールの一例を示すブロック図
である。

【図４】制御プログラムと機能プログラムのプログラミ
ングツール上における表示例を示す説明図である。

【図５】制御プログラムと機能プログラムの関係を示す
説明図である。

【図６】制御プログラムのトレース状況を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ ターゲットシステム １２ 入力デバイス １４ 出力デバイス １６ 制御装置 １８ 制御プログラム ２０ 履歴情報 ２２ 入力デバイス用メモリ ２４ 出力デバイス用メモリ ２６ 履歴情報格納用メモリ ２８ デバッグ装置 ３０ 表示手段 ３２ ＰＬＣ ３４ ＣＰＵユニット ３６ メモリユニット ３８ 入力ユニット ４０ 出力ユニット ４２ プログラム式表示装置 ４４ 計算機リンクユニット ４６ プログラミングツール ４８ 表示部 ５０ 作画面 ５２ リレーシンボル ５４ リレーラダー図 ５６ ラダー図作成部 ５８ 制御機能部品 ６０ 制御機能部品選択部 ６２ 機能プログラム ６４ サブウインドウ ６６ データ合成部 ６８ データ通信部 ６９ データ記憶部 ７０ 履歴情報のトレース部 ７２ 制御プログラムの修正部 ７４ デバッグ画面

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットシステム（１０）中の入力デ
   バイス（１２）と出力デバイス（１４）が接続された制
   御装置（１６）内で前記デバイス（１２）・（１４）間
   の関係を規制する制御プログラム（１８）のデバッグ方
   法であって、 前記制御プログラム（１８）中における実行位置と、前
   記入力デバイス（１２）と出力デバイス（１４）におけ
   る状態変化との関係を、時系列的な履歴情報（２０）と
   して保存可能とする一方、 該保存された履歴情報（２０）に基づいて、制御プログ
   ラム（１８）によるターゲットシステム（１０）の制御
   状態をオフライン状態で繰り返し再現して表示可能とし
   たことを特徴とする制御プログラムのデバッグ方法。
2. 【請求項２】 前記制御装置（１６）内には、 前記入力デバイス（１２）が接続されて該入力デバイス
   （１２）の現在状態に対応した検出情報を個別に保存可
   能とする入力デバイス用メモリ（２２）と、 前記出力デバイス（１４）が接続されて該出力デバイス
   （１４）の制御状態に対応した制御情報を保存可能とす
   る出力デバイス用メモリ（２４）と、 前記履歴情報（２０）の格納用メモリ（２６）とを備
   え、 前記制御プログラム（１８）の実行位置に対応させて、
   前記入力デバイス用メモリ（２２）と出力デバイス用メ
   モリ（２４）内のデータ変化を前記履歴情報格納用メモ
   リ（２６）内に格納することを特徴とする請求項１記載
   のデバッグ方法。
3. 【請求項３】 前記履歴情報（２０）は、 基本となるデータから入出力状態が変化する毎に、その
   変化内容を記録することにより、格納データの圧縮が図
   られている請求項１または２記載のデバッグ方法。
4. 【請求項４】 前記制御プログラム（１８）による制御
   動作の再現は、 該制御プログラム（１８）のトレース機能を有するデバ
   ッグ装置（２８）上に、前記履歴情報（２０）をダウン
   ロードし、 該デバッグ装置（２８）の表示手段（３０）上に制御プ
   ログラム（１８）を表示するとともに、前記履歴情報
   （２０）に基づいて、制御プログラム（１８）中の実行
   位置をトレースすることにより行われる請求項１記載の
   デバッグ方法。
5. 【請求項５】 前記制御プログラム（１８）は、表示画
   面上で作図することにより構成されるグラフィカルなロ
   ジック記述言語で記述されている請求項４記載のデバッ
   グ方法。
6. 【請求項６】 前記制御プログラム（１８）による制御
   動作の再現は、その再現範囲および再現速度を任意に設
   定可能とする請求項４または５記載のデバッグ方法。
7. 【請求項７】 前記制御プログラム（１８）による制御
   動作の再現は、そのトレース終了条件を任意に設定可能
   とする請求項４乃至６の何れかに記載のデバッグ方法。
8. 【請求項８】 前記制御プログラム（１８）による制御
   動作の再現時に制御プログラム（１８）の修正を行う
   と、前記履歴情報（２０）に基づく制御プログラム（１
   ８）のシミュレート動作が行われる請求項４記載のデバ
   ッグ方法。
9. 【請求項９】 前記履歴情報（２０）は、通信回線を介
   して遠隔地に送られて前記制御プログラム（１８）によ
   る制御動作の再現が行われる請求項１記載のデバッグ方
   法。