JP2003323203A - オフラインテスト装置およびオフラインテスト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラマブルコントローラで実行されるシ
ーケンス制御プログラムのオフラインテストを１台のコ
ンピュータで実現可能なオフラインテスト装置を得るこ
と。 【解決手段】 本発明のオフラインテスト装置は、プロ
グラマブルコントローラで実行されるシーケンス制御プ
ログラムを作成するシーケンス制御プログラム作成部１
０と、シーケンス制御プログラムを実行する仮想ＣＰＵ
実行エンジン２と、外部Ｉ／Ｏ機器の挙動および拡張ユ
ニットの動作を含めたシステム全体の挙動を模擬するた
めの仮想制御対象プログラムを機能ブロック図形式で作
成する仮想制御対象プログラム作成部４と、仮想制御対
象プログラムおよび拡張ユニットの処理を実行する仮想
外部機器実行エンジン３と、各エンジン間のデータ交換
を行う仮想入出力通信部５と、仮想制御対象プログラム
の挙動を動的に変更する仮想外部機器挙動動的変更部７
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プログラマブルコ
ントローラで実行されるシーケンス制御プログラムのオ
フラインテストを行うためのオフラインテスト装置およ
びオフラインテスト方法に関するものであり、特に、１
台のプログラム開発用コンピュータでオフラインテスト
を実現可能なオフラインテスト装置およびオフラインテ
スト方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来のオフラインテスト装置につ
いて説明する。従来のオフラインテスト装置としては、
たとえば、特開平８−６３２０７号公報や特開平６−２
０２７１２号公報に記載された装置がある。

【０００３】上記のような従来のオフラインテスト装置
は、シーケンス制御プログラムを実行するプログラマブ
ルコントローラと、仮想制御対象プログラムを実行した
場合における疑似制御対象の動作状態を確認するための
装置、から構成される。このとき、仮想制御対象プログ
ラムは、シーケンス制御プログラムを実行するプログラ
マブルコントローラまたは疑似制御対象の動作状態を確
認するための装置のいずれか一方で実行される。また、
制御対象の疑似動作は、アクチュエータなどの個々の機
能モジュール毎に個別に定義されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来のオフラインテスト装置では、オフラインテスト実
施のため、シーケンス制御プログラムを実行する実機の
プログラマブルコントローラの他に、動作モニタのため
の装置や制御対象を仮想化するためのオフラインテスト
用の装置が必要となる、という問題があった。

【０００５】また、制御対象となる外部機器の挙動定義
は、個々の機能モジュールについてのみ行うものである
ため、機能モジュールがカスケード状に関連し合う制御
対象や干渉し合う制御対象までは定義できない、という
問題があった。

【０００６】また、オフラインテストを行う制御対象の
挙動パターンも固定的であり、挙動パターンを変更する
ためには、仮想制御対象プログラムを別に用意する必要
がある、という問題があった。すなわち、別の仮想制御
対象プログラムを用意しなければ、制御対象の挙動を変
更できない、という問題があった。

【０００７】さらには、プログラマブルコントローラに
は、デジタルＩ／Ｏ以外のシリアル通信やモータ制御用
などの拡張ユニットが多く使用されるが、これらの動作
をも含んだシステム全体のオフラインテストまではでき
ない、という問題があった。

【０００８】また、特開平８−２２７３０１号公報に記
載の「シーケンス制御プログラム動作検証装置」には、
シーケンス制御プログラムの動作検証を、シーケンス制
御装置を使用することなく、上位管理用計算機で行う技
術が記載されている。しかしながら、この技術では、シ
ーケンス制御プログラムの演算処理のエミュレートだけ
で制御対象の外部機器動作までは仮想化できていないた
め、実機なしでテストできる範囲が限定的になる。

【０００９】また、特開平１０−１４３２２１号公報に
記載の「機器制御プログラムの開発支援システムおよび
開発支援方法」には、仮想機器から出される情報に基づ
いて、仮想機器の挙動をシミュレーションする技術が記
載されている。しかしながら、この技術には、制御対象
機器同士が相互に関連し合うシーケンスをオフラインテ
ストする仕組みがない。また、制御対象機器の他に、制
御対象機器とのインタフェースとなる入出力モジュール
や通信モジュールなどの拡張モジュールを仮想化する仕
組みがない。また、オフラインテスト実行中に制御対象
の挙動（動作時間や処理時間など）や特性値を動的に変
更できる仕組みがない。また、静的なエラーのテストは
できるが、動的にエラーを発生させる仕組みがない。ま
た、制御対象の動作シーケンスのパターン（異常パター
ンや経年劣化パターンなど）を動的に変更する仕組みが
ない。

【００１０】また、特開昭６４−０５７３０４号公報に
記載の「制御系解析方法」には、画面上に配置された制
御要素間を結線し、制御対象のモデルを作成してシミュ
レーションを行う技術が記載されている。しかしなが
ら、この技術は、制御対象の制御系をシミュレーション
して解析評価するもので、制御プログラムをオフライン
テストするものではない。また、シミュレーション用の
プログラムは、ブロック図を結線して作成するが、制御
プログラムのオフラインテストを行う仕組みはない。

【００１１】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、１台のプログラム開発用コンピュータでオフライ
ンテストを行う場合であっても、制御対象同士が相互に
関連し合うシステムに容易に対応でき、さらに、外部機
器の挙動を動的に変更可能なオフラインテスト装置およ
びオフラインテスト方法を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかるオフラインテス
ト装置にあっては、プログラマブルコントローラで実行
されるシーケンス制御プログラムのオフラインテストを
行う構成として、たとえば、前記プログラマブルコント
ローラで実行されるシーケンス制御プログラムを作成す
るシーケンス制御プログラム作成手段と、前記作成され
たプログラムを実行する仮想ＣＰＵ手段と、前記プログ
ラマブルコントローラ内に存在する所定の拡張ユニット
の実体を作成し、さらに制御対象となる外部Ｉ／Ｏ機器
の挙動を定義し、前記外部Ｉ／Ｏ機器の挙動および前記
拡張ユニットの動作を含めたシステム全体の挙動を模擬
するための仮想制御対象プログラムを、前記外部Ｉ／Ｏ
機器および前記拡張ユニットの動作シーケンスや内部変
数を内包した機能ブロック図形式で作成する仮想制御対
象プログラム作成手段と、前記仮想制御対象プログラム
および前記拡張ユニットの処理を実行する仮想外部機器
手段と、前記仮想ＣＰＵ手段と前記仮想外部機器手段と
の間のデータ交換を行う通信手段と、前記仮想制御対象
プログラムの処理を監視する仮想外部機器挙動管理手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１３】つぎの発明にかかるオフラインテスト装置
にあっては、前記仮想ＣＰＵ手段と前記仮想外部機器手
段とを並列に動作させることを特徴とする。

【００１４】つぎの発明にかかるオフラインテスト装置
において、さらに、前記仮想外部機器挙動管理手段は、
前記仮想制御対象プログラム実行中に、外部Ｉ／Ｏ機器
の機能ブロックに含まれた変数を変更することによっ
て、動的に外部Ｉ／Ｏ機器の挙動を変更することを特徴
とする。

【００１５】つぎの発明にかかるオフラインテスト装置
において、さらに、前記仮想外部機器挙動管理手段は、
前記機能ブロックに複数の動作シーケンスのパターンを
持たせ、当該パターンを適宜切り替えることによって、
外部Ｉ／Ｏ機器および拡張ユニットの挙動を変更するこ
とを特徴とする。

【００１６】つぎの発明にかかるオフラインテスト方法
にあっては、プログラマブルコントローラで実行される
シーケンス制御プログラムを作成するシーケンス制御プ
ログラム作成ステップと、前記作成されたプログラムを
実行するシーケンス制御プログラム実行ステップと、前
記プログラマブルコントローラ内に存在する所定の拡張
ユニットの実体を作成し、さらに制御対象となる外部Ｉ
／Ｏ機器の挙動を定義し、前記外部Ｉ／Ｏ機器の挙動お
よび前記拡張ユニットの動作を含めたシステム全体の挙
動を模擬するための仮想制御対象プログラムを、前記外
部Ｉ／Ｏ機器および前記拡張ユニットの動作シーケンス
や内部変数を内包した機能ブロック図形式で作成する仮
想制御対象プログラム作成ステップと、前記仮想制御対
象プログラムおよび前記拡張ユニットの処理を実行する
仮想制御対象プログラム実行ステップと、前記シーケン
ス制御プログラムを実行する仮想ＣＰＵと前記仮想制御
対象プログラムを実行する仮想外部機器との間のデータ
交換を行う通信ステップと、前記仮想制御対象プログラ
ムの処理を監視する仮想外部機器挙動管理ステップと、
を含むことを特徴とする。

【００１７】つぎの発明にかかるオフラインテスト方法
において、さらに、前記仮想外部機器挙動管理ステップ
では、前記仮想制御対象プログラム実行中に、外部Ｉ／
Ｏ機器の機能ブロックに含まれた変数を変更することに
よって、動的に外部Ｉ／Ｏ機器の挙動を変更することを
特徴とする。

【００１８】つぎの発明にかかるオフラインテスト方法
において、さらに、前記仮想外部機器挙動管理ステップ
では、前記機能ブロックに複数の動作シーケンスのパタ
ーンを用意しておき、当該パターンを適宜切り替えるこ
とによって、外部Ｉ／Ｏ機器および拡張ユニットの挙動
を変更することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるオフライ
ンテスト装置およびオフラインテスト方法の実施の形態
を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形
態によりこの発明が限定されるものではない。

【００２０】実施の形態１．図１は、本発明にかかるオ
フラインテスト装置の概念を示す全体構成図である。図
１において、１はオフラインテスト装置（プログラム開
発用コンピュータ）であり、さらに、オフラインテスト
装置１において、２は仮想ＣＰＵ実行エンジンであり、
３は仮想外部機器実行エンジンであり、４は仮想制御対
象プログラム作成部であり、５は仮想入出力通信部であ
り、５ａは共有メモリであり、６は仮想実行エンジン並
列処理部であり、７は仮想外部機器挙動動的変更部であ
り、８は仮想外部機器機能ブロック集であり、９は仮想
拡張ユニット機能ブロック集であり、１０はシーケンス
制御プログラム作成部であり、１１はシステム構成パラ
メータであり、１２はシーケンス制御プログラムであ
り、１３は仮想制御対象プログラムであり、１４はシー
ケンス制御プログラムであり、１５は仮想制御対象プロ
グラムであり、１６ａ，１６ｂはシステム構成パラメー
タである。

【００２１】なお、図１では、本発明にかかるオフライ
ンテスト装置以外に、実際の制御システム（実制御シス
テム１７）を記載しており、実制御システム１７は、Ｃ
ＰＵユニット１８ａ，入力ユニット１８ｂ，出力ユニッ
ト１８ｃ，Ａ／Ｄ変換ユニット１８ｄ，位置決定ユニッ
ト１８ｅ，通信ユニット１８ｆなどの拡張ユニットで構
成されたプログラマブルコントローラ１８と、制御対象
となる外部Ｉ／Ｏ機器１９と、を備える。

【００２２】上記仮想実行エンジン並列処理部６は、仮
想ＣＰＵ実行エンジン２と仮想外部機器実行エンジン３
と仮想入出力通信部５で構成され、ここでは、仮想ＣＰ
Ｕ実行エンジン２と仮想外部機器実行エンジン３が並列
に実行する。これにより、処理の高速化を図ることがで
きる。仮想ＣＰＵ実行エンジン２は、シーケンス制御プ
ログラムを実行するＣＰＵユニット１８ａに相当する。
仮想外部機器実行エンジン３は、拡張ユニット１８ｂ，
１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆと外部Ｉ／Ｏ機器に相
当し、これら外部機器の挙動を模擬して実行する。仮想
入出力通信部５は、プログラマブルコントローラ内のＣ
ＰＵユニットと拡張ユニットとの間でデータ交換を行う
ための通信バスに相当し、仮想ＣＰＵ実行エンジン２と
仮想外部機器実行エンジン３との間の通信を仲介する。
なお、仮想入出力通信部５内の共有メモリ５ａは、仮想
ＣＰＵ実行エンジン２と仮想外部機器実行エンジン３の
双方がアクセスできる。

【００２３】シーケンス制御プログラム作成部１０で
は、プログラマブルコントローラ１８で実行されるシー
ケンス制御プログラムと同じプログラムを作成する。仮
想制御対象プログラム作成部４では、制御対象の挙動を
模擬するためのプログラムをＩＥＣ規格などの機能ブロ
ック図で作成する。仮想外部機器挙動動的変更部７で
は、仮想制御対象プログラムの動作をモニタする。ま
た、プログラム実行中に動的に外部Ｉ／Ｏ機器の挙動を
変更する。

【００２４】仮想外部機器機能ブロック集８では、外部
Ｉ／Ｏ機器の動作シーケンスと内部変数を内包した機能
ブロックを格納する。仮想拡張ユニット機能ブロック集
９では、プログラマブルコントローラの拡張ユニットの
動作シーケンスと内部変数を内包した機能ブロックを格
納する。システム構成パラメータ１１では、プログラマ
ブルコントローラのシステム構成情報を格納する。

【００２５】なお、シーケンス制御プログラム１２は、
シーケンス制御プログラム作成部１０により作成され
る。仮想制御対象プログラム１３は、仮想制御対象プロ
グラム作成部４により作成されたプログラムである。シ
ーケンス制御プログラム１４は、プログラマブルコント
ローラの実行コードによりコンパイルされ、仮想ＣＰＵ
実行エンジン２にダウンロードされたプログラムであ
る。仮想制御対象プログラム１５は、仮想外部機器実行
エンジン３用の実行コードにコンパイルされ、仮想外部
機器実行エンジン３にダウンロードされたプログラムで
ある。システム構成パラメータ１６ａは、仮想ＣＰＵ実
行エンジン２にダウンロードされたパラメータである。
システム構成パラメータ１６ｂは、仮想外部機器実行エ
ンジン３にダウンロードされたパラメータである。

【００２６】また、図２は、本発明にかかるオフライン
テスト装置を実現するためのプログラム開発用コンピュ
ータのハード構成を示す図である。図２において、２０
はプログラム開発用コンピュータであり、２１は中央演
算処理装置（ＣＰＵ）であり、２２は主メモリであり、
２３はハードディスク装置などの不揮発性記憶装置（外
部メモリ）であり、２４はタイマであり、２５はＣＲＴ
であり、２６はキーボードであり、２７はマウスであ
る。

【００２７】ＣＰＵ２１は、たとえば、図１のシーケン
ス制御プログラム作成部１０として動作する場合、シス
テム構成パラメータ１１とシーケンス制御プログラム１
２を作成し、これらを外部メモリ２３に格納する。そし
て、仮想ＣＰＵ実行エンジン２が管理する主メモリ２２
上にロードする。

【００２８】図３は、システム構成パラメータの構成を
示す図である。システム構成パラメータは、スロットＮ
ｏ，ユニットＩＤ，出力メモリ構成，入力メモリ構成の
項目から構成される。また、スロットＮｏは、プログラ
マブルコントローラ１８の拡張ユニット（１８ｂ〜１８
ｆ）の装着番号であり、ユニットＩＤは、拡張ユニット
を一意に識別するコードであり、出力メモリ構成は、Ｃ
ＰＵユニット１８ａと各拡張ユニットとの出力用のメモ
リインタフェースであり、入力メモリ構成は、ＣＰＵユ
ニット１８ａと各拡張ユニットとの入力用のメモリイン
タフェースである。図３の例では、拡張ユニットが４ユ
ニットあり、スロットＮｏが１のユニットの入力メモリ
構成はＸ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の４つのビット変数から
構成され、出力のためのインタフェースがないことを示
している。

【００２９】また、ＣＰＵ２１は、たとえば、図１の仮
想制御対象プログラム作成部４として動作する場合、外
部メモリ２３に格納されたシステム構成パラメータ１１
を、仮想外部機器実行エンジン３が管理する主メモリ２
２上にロードする。なお、ロードされたシステム構成パ
ラメータ１６ａと１６ｂは、後述する仮想入出力通信部
５により使用される。

【００３０】つぎに、仮想制御対象プログラムの作成処
理について説明する。ここでは、一例として、ガス供給
モジュールを用いることとする。また、このガス供給モ
ジュールを制御するプログラマブルコントローラは、Ｃ
ＰＵユニットと、入力ユニット，出力ユニット，Ａ／Ｄ
変換ユニット，Ｄ／Ａ変換ユニットの４つの拡張ユニッ
トで構成される。

【００３１】図４は、上記ガス供給モジュールの構成を
示す図であり、３０はガス供給モジュールであり、３
１，３２，３３はバルブであり、３４はマスフローコン
トローラ（ＭＦＣ）である。このガス供給モジュール
は、ガスＡまたはガスＢのどちらか一方を定められた流
量で安定供給する機器であり、ガスＡとガスＢを混合さ
せないようにするため、バルブＡとバルブＢの両方がオ
ープンにならないようにハードワイヤでインタロックさ
れている。また、マスフローコントローラ３４は、ガス
流量を調整する機器であり、バルブＡまたはバルブＢの
いずれかがオープンになっている時にだけ動作し、それ
以外のときは動作しないようにインタロックされてい
る。

【００３２】図５は、各バルブ（３１，３２，３３）と
マスフローコントローラ３４についての仮想外部機器機
能ブロックを示す図である。図５において、４０はバル
ブの仮想外部機器機能ブロック（バルブ機能ブロック）
であり、仮想外部機器機能ブロック４０は、動作シーケ
ンス４１，バルブの開閉指令が入力される入力変数（Ｄ
ｅｍａｎｄ）４２ａ，インタロック信号が入力される入
力変数（ＩｎｔＬｏｃｋ）４２ｂ，バルブの開閉状態が
出力される出力変数（Ｓｔａｔｅ）４２ｃ，エラー情報
が出力される出力変数（Ｅｒｒ）４２ｄから構成されて
いる。また、４３はマスフローコントローラの仮想外部
機器機能ブロック（マスフローコントローラ機能ブロッ
ク）であり、仮想外部機器機能ブロック４３は、ＰＩＤ
演算処理ファンクション４５と演算結果にプロセス変動
量を与えるファンクション４６から構成される動作シー
ケンス４４，機能ブロック実行の有効／無効が入力され
る入力変数（ＥＮ）４７ａ，流量設定値が入力される入
力変数（ＳＶ）４７ｂ，プロセス値が出力される出力変
数（ＰＶ）４７ｇ，警報が出力される出力変数（Ａｌａ
ｒｍ）４７ｈ，ＰＩＤ定数である内部特性変数４７ｃ，
４７ｄ，４７ｅ，ＰＩＤモデルやプロセス劣化モデルが
入力される入力変数（ＰＮＯ）４７ｆから構成されてい
る。

【００３３】なお、上記各仮想外部機器機能ブロック
（４０，４３）は、外部メモリ２３に仮想外部機器機能
ブロック集８として格納される。

【００３４】バルブの仮想外部機器機能ブロック４０
は、バルブの開閉指令４２ａがＯＮ（オープン）で、か
つインタロック信号４２ｂがＯＦＦの場合に、バルブ開
閉状態４２ｃをＯＮ（オープン）に設定する。また、バ
ルブの開閉指令４２ａがＯＮ（オープン）で、かつイン
タロック信号４２ｂもＯＮの場合は、エラー信号４２ｄ
をＯＮ（オープン）に設定する。

【００３５】マスフローコントローラの仮想外部機器機
能ブロック４３は、入力変数４７ａがＯＦＦ（無効）の
場合に、この機能ブロックの動作シーケンスを実行しな
い。そして、出力変数４７ｇ，４７ｈの値も変更しな
い。一方、入力変数４７ａがＯＮ（有効）の場合は、入
力変数４７ｂにセットされる流量設定値と、内部特性変
数４７ｃ，４７ｄ，４７ｅにセットされるＰＩＤ定数、
に基づいて動作シーケンス４４でＰＩＤ演算処理を実行
し、プロセス値を出力変数４７ｇに出力する。

【００３６】また、図６は、仮想拡張ユニット機能ブロ
ックを示す図である。５０は拡張ユニットの１つである
Ｄ／Ａ変換ユニットの仮想拡張ユニット機能ブロック
（Ｄ／Ａ変換機能ブロック）であり、Ｄ／Ａ変換を行う
ファンクション５２を含む動作シーケンス５１と、仮想
ＣＰＵエンジンからの制御指令が書き込まれるＹメモリ
５３とその変数（ＲｕｎＲｅｑ（変換要求信号），Ｄｄ
ａｔｅ）５３ａ，５３ｂと、仮想ＣＰＵエンジンへ結果
データを転送するためのＸメモリ５４とその変数（Ｅｒ
ｒＣｏｄｅ，Ｒｅａｄｙ）５４ａ，５４ｂと、機能ブロ
ックの動作シーケンスにより変換されたデータが出力さ
れる出力変数５５ａと、エラー情報が出力される出力変
数５５ｂと、仮想入出力通信部５用で拡張ユニットのス
ロットＮｏを格納するためのスロットＮｏ変数（Ｓｌｏ
ｔＮｏ）５６と、から構成されている。

【００３７】なお、上記のようなＤ／Ａ変換ユニットの
例では、他の機能ブロックの出力と接続する入力変数が
存在していないが、他の拡張ユニットの機能ブロックに
は存在しているものもある。上記仮想拡張ユニット機能
ブロック５０は、外部メモリ２３に仮想拡張ユニット機
能ブロック集として格納されている。

【００３８】Ｄ／Ａ変換ユニットの仮想拡張ユニット機
能ブロック５０は、変換要求信号５３ａがＯＦＦの場合
に、Ｄ／Ａ変換を行う動作シーケンス５１が変換処理を
実行しない。そして、出力変数５５ａ，５５ｂの値を変
更しない。一方、変換要求信号５３ａがＯＮの場合は、
Ｙメモリ５３の変数５３ｂにセットされたデジタル値を
動作シーケンス５１でアナログ値に変換し、その結果を
出力変数５５ａに出力する。動作シーケンス５１で発生
した変換エラーなどは、出力変数５５ｂに出力し、さら
に、Ｘメモリ５４の変数５４ａにセットする。

【００３９】図７は、実施の形態１における仮想制御対
象プログラムの記述例を示す図である。図７において、
６０は図４に示すガス供給モジュールを仮想制御対象プ
ログラムとして記述したガス供給モジュールを示し、６
１は実体化された出力ユニットの仮想拡張ユニット機能
ブロックであり、６２は実体化されたＤ／Ａ変換ユニッ
トの仮想拡張ユニット機能ブロックであり、６３は実体
化されたＡ／Ｄ変換ユニットの仮想拡張ユニット機能ブ
ロックであり、６４は実体化された入力ユニットの仮想
拡張ユニット機能ブロックであり、６５ａ，６５ｂ，６
５ｃはそれぞれ実体化されたバルブの仮想外部機器機能
ブロックであり、６６は実体化されたマスフローコント
ローラの仮想外部機器機能ブロックであり、６７ａ，６
７ｂ，６７ｃはエラー情報をＣＲＴ２５にポップアップ
表示するエラー表示ファンクションであり、６８は論理
和ファンクションであり、６９は論理積ファンクション
であり、７０は選択ファンクションであり、７１は変数
である。

【００４０】図８は、仮想制御対象プログラム作成部４
による上記仮想制御対象プログラムの作成手順を示すフ
ローチャートである。まず、仮想制御対象プログラム作
成部４が仮想制御対象プログラムを作成する前に、シー
ケンス制御プログラム作成部１０が、シーケンス制御プ
ログラム１２を作成する（ステップＳ１）。そして、シ
ステム構成パラメータ１１を作成し、それを外部メモリ
２３に格納する。

【００４１】仮想制御対象プログラム作成部４では、外
部メモリ２３に格納されているシステム構成パラメータ
１１を指定して仮想制御対象プログラム１３の新規作成
操作を行う（ステップＳ２）。

【００４２】仮想制御対象プログラム１３を新規作成操
作後、仮想制御対象プログラム作成部４では、外部メモ
リ２３に格納されているシステム構成パラメータ１１と
仮想拡張ユニット機能ブロック集９に基づいて仮想拡張
ユニット機能ブロックの実体を作成する（ステップＳ
３）。そして、該当するスロットＮｏを仮想拡張ユニッ
ト機能ブロック（図６の５０に相当）のスロットＮｏ変
数（図６の５６に相当）に設定し、仮想拡張ユニット機
能ブロック６１，６２，６３，６４を編集画面に表示す
る。

【００４３】また、仮想制御対象プログラム作成部４で
は、外部メモリ２３に格納されている仮想外部機器機能
ブロック集８から該当する仮想外部機器機能ブロックを
表示し、具体的にいうと、マウス２７で選択された編集
画面を表示し、一意となる名前を付けて図７に示す仮想
外部機器機能ブロック６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６６の
ように実体化する（ステップＳ４）。

【００４４】そして、仮想制御対象プログラム作成部４
では、機能ブロック間の出力変数と入力変数とを接続
し、さらに、論理和や論理積などのファンクションを追
加することによって、制御対象となる外部Ｉ／Ｏ機器の
挙動を記述する（ステップＳ５）。

【００４５】最後に、仮想制御対象プログラム作成部４
では、仮想制御対象プログラム１３を仮想外部機器実行
エンジン３が解釈／実行できる中間コードにコンパイル
する。そして、コンパイル後の仮想制御対象プログラム
１３をシステム構成パラメータ１１とともに仮想外部機
器実行エンジン３が管理する主メモリ２２へロードする
（ステップＳ６）。

【００４６】つぎに、実施の形態１におけるオフライン
テストの実行フローについて説明する。図９は、上記の
ように作成した仮想制御対象プログラムを実行するシス
テムの動作、および仮想入出力通信部５の動作を、示す
フローチャートである。

【００４７】まず、仮想実行エンジン並列処理部６で
は、仮想ＣＰＵ実行エンジン２，仮想外部機器実行エン
ジン３を主メモリ２２上の独立したメモリ空間に割り当
て、タイマ２４によるタイムスライス方式で仮想ＣＰＵ
実行エンジン２と仮想外部機器実行エンジン３を並列実
行させる（ステップＳ１１）。

【００４８】仮想ＣＰＵ実行エンジン２では、起動後、
シーケンス制御プログラム作成部１０から予めダウンロ
ードされてあるシステム構成パラメータ１６ａに基づい
て、各ユニットの出力メモリ構成と入力メモリ構成を、
共有メモリ５ａのＹメモリ，Ｘメモリに対応させる（ス
テップＳ１２）。図１０は、共有メモリ５ａの構成を示
す図である。このとき、共有メモリ５ａにおける各拡張
ユニットのＸメモリには、変数（Ｒｅａｄｙ）８０を付
加する。なお、ＹメモリはＣＰＵユニットから拡張ユニ
ットへの書き込み用共有メモリであり、Ｘメモリは拡張
ユニットからの読み出し用共有メモリである。

【００４９】仮想外部機器実行エンジン３では、起動
後、共有メモリ５ａの作成状況を監視する。そして、作
成完了であれば、共有メモリ５ａと、仮想拡張ユニット
機能ブロック５０の共有メモリマッピング用Ｙメモリ５
３，Ｘメモリ５４と、の同期化を行う（ステップＳ１
３）。具体的には、スロットＮｏが一致するものについ
て、共有メモリ５ａのＹメモリを共有メモリマッピング
用Ｙメモリ５３にコピーし、共有メモリマッピング用Ｘ
メモリ５４を共有メモリ５ａのＸメモリにコピーする。
このとき、共有メモリ５ａのＸメモリと仮想拡張ユニッ
ト機能ブロックのＸメモリ５４の、それぞれの変数（Ｒ
ｅａｄｙ）８０と変数（Ｒｅａｄｙ）５４ｂをＯＮに設
定する。

【００５０】また、仮想ＣＰＵ実行エンジン２では、共
有メモリ５ａのＸメモリの変数（Ｒｅａｄｙ）８０を監
視する。そして、すべての拡張ユニットの変数（Ｒｅａ
ｄｙ）がＯＮになった段階で、仮想制御対象プログラム
１３を実行可能とみなし、シーケンス制御プログラム１
４の実行を開始する（ステップＳ１４）。

【００５１】シーケンス制御プログラム１４を実行開始
すると、仮想ＣＰＵ実行エンジン２では、共有メモリ５
ａのＸメモリから入力データを読み出し、演算処理を実
行する。そして、演算処理後の出力データを共有メモリ
５ａのＹメモリに書き込む（ステップＳ１５）。ここで
は、Ｘメモリの読み出し処理，演算処理，Ｙメモリへの
書き込み処理、の一連の処理をサイクリックに実行す
る。

【００５２】一方、仮想外部機器実行エンジン３では、
仮想ＣＰＵ実行エンジン２からの制御指令を共有メモリ
５ａのＹメモリから入力データとして読み出す。そし
て、共有メモリ５ａのスロットＮｏと、仮想拡張ユニッ
ト機能ブロック５０の変数（ＳｌｏｔＮｏ）５６と、を
照らし合わせて、該当する仮想拡張ユニット機能ブロッ
ク５０のＹメモリ５３にコピーする（ステップＳ１
６）。

【００５３】最後に、仮想外部機器実行エンジン３で
は、仮想制御対象プログラム１５を実行する。そして、
実行後の結果データが格納される仮想拡張ユニット機能
ブロック５０のＸメモリ５４のデータを、該当する共有
メモリ５ａのＸメモリに書き込む（ステップＳ１７）。
ここでは、これらの一連の処理（ステップＳ１６，Ｓ１
７）をサイクリックに実行する。

【００５４】つぎに、仮想制御対象プログラム１３の挙
動、すなわち、作成された仮想制御対象プログラム１３
がどのように動作するか、図５，図６，図７を用いて説
明する。

【００５５】バルブ６５ａとバルブ６５ｂは、両方がオ
ープンにならないように、入力変数（ＩｎｔＬｏｃｋ）
４２ｂと出力変数（Ｓｔａｔｅ）４２ｃが相互に結線さ
れている。

【００５６】たとえば、バルブ６５ａがオープンしてい
るときにバルブ６５ｂに対してオープン指令を与える
と、バルブ６５ｂの入力変数（ＩｎｔＬｏｃｋ）４２ｂ
がＯＮになっているため、バルブの動作シーケンス４１
により出力変数（Ｅｒｒ）４２ｄがＯＮとなる。そし
て、ファンクション（ＥｒｒＤｓｐ）６７ｂでエラー表
示されるので、ユーザは、シーケンス制御プログラムの
不具合を容易に検出できる。

【００５７】また、バルブ６５ａまたはバルブ６５ｂの
いずれか一方がオープンの場合には、論理和ファンクシ
ョン６８の出力が真となる。同時に、出力ユニット６１
のＹ３信号がＯＮの場合であれば、論理積ファンクショ
ン６９の出力も真となる。このとき、マスフローコント
ローラ６６の入力変数（ＥＮ）４７ａには、ＯＮ信号が
入力され、マスフローコントローラ６６の実行が有効と
なる。

【００５８】一方、シーケンス制御プログラムからのマ
スフローコントローラ６６に対する流量設定指令値は、
Ｄ／Ａ変換ユニット６２のＹメモリ５３の変数（Ｄｄａ
ｔａ）５３ｂにデジタル値でセットされ、アナログ値に
変換された後に、出力変数（ＡＯＵＴ）５５ａからマス
フローコントローラ６６に出力される。なお、流量設定
指令値がＤ／Ａ変換の入力レンジを超えていた場合は、
出力変数（Ｅｒｒ）５５ｂとＸメモリ５４の変数（Ｅｒ
ｒＣｏｄｅ）５４ａにエラー情報が出力される。そし
て、ファンクション（ＥｒｒＤｓｐ）６７ｃでエラー表
示され、共有メモリ５ａを介してエラー情報がシーケン
ス制御プログラム１４に渡される。

【００５９】マスフローコントローラ６６では、入力変
数（ＥＮ）４７ａにＯＮ信号が入力されている場合、入
力変数（ＳＶ）４７ｂに入力された流量設定値でガス流
量のＰＩＤ制御を実行し、プロセス値を出力変数（Ｐ
Ｖ）４７ｇから出力する。出力変数（ＰＶ）４７ｇから
プロセス値を受け取った選択ファンクション７０では、
入力変数（Ｇ）がＯＮの場合、そのプロセス値をＡ／Ｄ
変換ユニット６３に対して出力し、ＯＦＦの場合、０を
出力する。なお、入力変数（Ｇ）への入力は、バルブ６
５ｃがインタロックされていないので、バルブ６５ｃに
接続されている出力ユニット６１の出力変数Ｙ０の値と
なる。

【００６０】Ａ／Ｄ変換ユニット６３では、入力変数
（ＡＩＮ）にて受け取ったプロセス値をデジタル値に変
換し、その結果をＡ／Ｄ変換機能ブロックのＸメモリの
変数にセットし、当該プロセス値を、共有メモリ５ａを
介してシーケンス制御プログラムに渡す。

【００６１】つぎに、仮想制御対象プログラムによる動
作モニタ，特性変更テスト，異常発生テストについて説
明する。ここでは、仮想外部機器挙動動的変更部７が、
仮想制御対象プログラム１５のメモリに展開されている
機能ブロックの入力変数，出力変数，内部変数を参照
し、図７に示す機能ブロック図による表現のまま、仮想
制御対象プログラム１５の進行状況をＣＲＴ２５に表示
する。

【００６２】また、仮想制御対象プログラム１５の動作
中に、仮想外部機器挙動動的変更部７を利用して、機能
ブロックの入力変数，出力変数，内部変数を変更するこ
とによって、機能ブロックの挙動の強制的な変更処理や
異常の強制的な発生処理を行う。たとえば、図５のマス
フローコントローラ機能ブロック４３のＰＩＤ定数であ
る内部特性変数４７ｃ，４７ｄ，４７ｅを変更すること
によって、ＰＩＤ制御を変化させる。また、出力変数
（Ａｌａｒｍ）４７ｈに、バルブ開度異常，センサー異
常，電源電圧異常，基板温度異常などのマスフローコン
トローラの異常を示す値を設定することによって、擬似
的に異常を発生させる。

【００６３】このように、本実施の形態においては、テ
スト用の特別な装置は必要なく、オフラインテスト装置
として動作するプログラム開発用コンピュータ１台でオ
フラインテストを行うこととした。これにより、より低
コストでシーケンス制御プログラムをテストできる。

【００６４】また、本実施の形態においては、外部Ｉ／
Ｏ機器およびプログラマブルコントローラ用拡張ユニッ
トの、動作シーケンスと内部変数を内包した機能ブロッ
クを、ブロック図の状態で組み合わせて、制御対象の挙
動をプログラムすることとした。これにより、制御対象
同士が関連し合うようなより実際のシステムに近い複雑
なシーケンスを簡単に作成できる。

【００６５】また、本実施の形態においては、仮想外部
機器挙動動的変更部を利用して外部機器の挙動を動的に
変更できるようにした。これにより、動作中に変化する
挙動や異常ケースに対応したテストを、仮想制御対象プ
ログラムを変更することなしに容易に実現できる。

【００６６】実施の形態２．つぎに、実施の形態２にお
ける外部Ｉ／Ｏ機器の挙動パターンの動的変更について
説明する。なお、基本的な構成については先に説明した
実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００６７】図１１は、外部Ｉ／Ｏ機器の挙動パターン
の動的変更を示す図である。ここでは、外部Ｉ／Ｏ機器
の挙動パターンの動的変更を、図５，図７，図１１を用
いて説明する。

【００６８】図５に示すマスフローコントローラ機能ブ
ロック４３の動作シーケンス４４には、ＰＩＤ演算処理
ファンクション４５の演算結果にプロセス劣化による変
動量を与えるファンクション４６が設けられている。Ｐ
ＩＤ演算処理ファンクション４５およびファンクション
４６は、図１１に示すように、複数のプロセスモデルを
持っており、動作シーケンス４４は、入力変数４７ｆに
指定されたパターン番号のＰＩＤモデルおよびプロセス
劣化モデルで動作する。このように、仮想外部機器挙動
動的変更部７を利用して、図７に示す変数７１にパター
ン番号を指定するだけで、マスフローコントローラ機能
ブロック４３の動作パターンを変更できる。

【００６９】このように、本実施の形態においては、仮
想外部機器機能ブロックおよび仮想拡張ユニット機能ブ
ロックが、特性パターンや異常パターンなどの挙動パタ
ーンを複数内包することとした。これにより、仮想制御
対象プログラムを変更することなく、パターン番号を切
り替えるだけで、様々なパターンに対応したテストを容
易に実現できる。

【００７０】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、テスト用の特別な装置は必要なく、オフラインテス
ト装置として動作するプログラム開発用コンピュータ１
台でオフラインテストを行う構成とした。これにより、
より低コストでシーケンス制御プログラムをテスト可能
なオフラインテスト装置を得ることができる、という効
果を奏する。また、外部Ｉ／Ｏ機器およびプログラマブ
ルコントローラ用拡張ユニットの、動作シーケンスと内
部変数を内包した機能ブロックを、ブロック図の状態で
組み合わせて、制御対象の挙動をプログラムする構成と
した。これにより、制御対象同士が相互に関連し合うよ
うなより実際のシステムに近い複雑なシーケンスを簡単
に作成可能なオフラインテスト装置を得ることができ
る、という効果を奏する。

【００７１】つぎの発明によれば、仮想ＣＰＵ手段と仮
想外部機器手段とを並列に実行させる構成とした。これ
により、さらなる処理の高速化を実現可能なオフライン
テスト装置を得ることができる、という効果を奏する。

【００７２】つぎの発明によれば、仮想外部機器挙動管
理手段を利用して外部機器の挙動を動的に変更できる構
成とした。これにより、動作中に変化する挙動や異常ケ
ースに対応したテストを、仮想制御対象プログラムを変
更することなしに容易に実現可能なオフラインテスト装
置を得ることができる、という効果を奏する。

【００７３】つぎの発明によれば、仮想外部機器機能ブ
ロックおよび仮想拡張ユニット機能ブロックが、特性パ
ターンや異常パターンなどの挙動パターンを複数内包す
る構成とした。これにより、仮想制御対象プログラムを
変更することなく、パターン番号を切り替えるだけで、
様々なパターンに対応したテストを容易に実現すること
が可能なオフラインテスト装置を得ることができる、と
いう効果を奏する。

【００７４】つぎの発明によれば、テスト用の特別な装
置は必要なく、オフラインテスト装置として動作するプ
ログラム開発用コンピュータ１台でオフラインテストを
行う。これにより、より低コストでシーケンス制御プロ
グラムをテストできる、という効果を奏する。また、外
部Ｉ／Ｏ機器およびプログラマブルコントローラ用拡張
ユニットの、動作シーケンスと内部変数を内包した機能
ブロックを、ブロック図の状態で組み合わせて、制御対
象の挙動をプログラムする。これにより、制御対象同士
が相互に関連し合うようなより実際のシステムに近い複
雑なシーケンスを簡単に作成できる、という効果を奏す
る。

【００７５】つぎの発明によれば、仮想外部機器挙動管
理ステップにて、外部機器の挙動を動的に変更する。こ
れにより、動作中に変化する挙動や異常ケースに対応し
たテストを、仮想制御対象プログラムを変更することな
しに容易に実現できる、という効果を奏する。

【００７６】つぎの発明によれば、仮想外部機器機能ブ
ロックおよび仮想拡張ユニット機能ブロックが、特性パ
ターンや異常パターンなどの挙動パターンを複数内包す
る。これにより、仮想制御対象プログラムを変更するこ
となく、パターン番号を切り替えるだけで、様々なパタ
ーンに対応したテストを容易に実現することができる、
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるオフラインテスト装置の概念
を示す全体構成図である。

【図２】 本発明にかかるオフラインテスト装置を実現
するためのプログラム開発用コンピュータのハード構成
を示す図である。

【図３】 システム構成パラメータの構成を示す図であ
る。

【図４】 ガス供給モジュールの構成を示す図である。

【図５】 バルブとマスフローコントローラについての
仮想外部機器機能ブロックの構成を示す図である。

【図６】 仮想拡張ユニット機能ブロックの構成を示す
図である。

【図７】 実施の形態１における仮想制御対象プログラ
ムの記述例を示す図である。

【図８】 仮想制御対象プログラム作成部による仮想制
御対象プログラムの作成手順を示すフローチャートであ
る。

【図９】 仮想制御対象プログラムを実行するシステム
の動作および仮想入出力通信部の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１０】 共有メモリの構成を示す図である。

【図１１】 外部Ｉ／Ｏ機器の挙動パターンの動的変更
を示す図である。

【符号の説明】

１ オフラインテスト装置（プログラム開発用コンピュ
ータ）、２ 仮想ＣＰＵ実行エンジン、３ 仮想外部機
器実行エンジン、４ 仮想制御対象プログラム作成部、
５ 仮想入出力通信部、５ａ 共有メモリ、６ 仮想実
行エンジン並列処理部、７ 仮想外部機器挙動動的変更
部、８ 仮想外部機器機能ブロック集、９ 仮想拡張ユ
ニット機能ブロック集、１０ シーケンス制御プログラ
ム作成部、１１ システム構成パラメータ、１２ シー
ケンス制御プログラム、１３ 仮想制御対象プログラ
ム、１４ シーケンス制御プログラム、１５ 仮想制御
対象プログラム、１６ａ，１６ｂ システム構成パラメ
ータ、２０ プログラム開発用コンピュータ、２１ 中
央演算処理装置（ＣＰＵ）、２２ 主メモリ、２３不揮
発性記憶装置（外部メモリ）、２４ タイマ、２５ Ｃ
ＲＴ、２６ キーボード、２７ マウス、３０ ガス供
給モジュール、３１，３２，３３ バルブ、３４ マス
フローコントローラ（ＭＦＣ）、４０ 仮想外部機器機
能ブロック（バルブ機能ブロック）、４１ 動作シーケ
ンス、４２ａ 入力変数（Ｄｅｍａｎｄ）、４２ｂ 入
力変数（ＩｎｔＬｏｃｋ）、４２ｃ 出力変数（Ｓｔａ
ｔｅ）、４２ｄ 出力変数（Ｅｒｒ）、４３ 仮想外部
機器機能ブロック（マスフローコントローラ機能ブロッ
ク）、４４ 動作シーケンス、４５ ＰＩＤ演算処理フ
ァンクション、４６ ファンクション、４７ａ 入力変
数（ＥＮ）、４７ｂ 入力変数（ＳＶ）、４７ｃ，４７
ｄ，４７ｅ 内部特性変数、４７ｆ 入力変数（ＰＮ
Ｏ）、４７ｇ 出力変数（ＰＶ）、４７ｈ 出力変数
（Ａｌａｒｍ）、５０仮想拡張ユニット機能ブロック
（Ｄ／Ａ変換機能ブロック）、５１ 動作シーケンス、
５２ ファンクション、５３ Ｙメモリ、５３ａ 変数
（ＲｕｎＲｅｑ）、５３ｂ 変数（Ｄｄａｔｅ）、５４
Ｘメモリ、５４ａ 変数（ＥｒｒＣｏｄｅ）、５４ｂ
変数（Ｒｅａｄｙ）、５５ａ 出力変数、５５ｂ 出
力変数、５６ スロットＮｏ変数（ＳｌｏｔＮｏ）、６
０ ガス供給モジュール、６１，６２，６３，６４ 仮
想拡張ユニット機能ブロック、６５ａ，６５ｂ，６５
ｃ，６６ 仮想外部機器機能ブロック、６７ａ，６７
ｂ，６７ｃ エラー表示ファンクション、６８ 論理和
ファンクション、６９ 論理積ファンクション、７０選
択ファンクション、７１ 変数。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プログラマブルコントローラで実行され
   るシーケンス制御プログラムのオフラインテストを行う
   オフラインテスト装置において、 前記プログラマブルコントローラで実行されるシーケン
   ス制御プログラムを作成するシーケンス制御プログラム
   作成手段と、 前記作成されたプログラムを実行する仮想ＣＰＵ手段
   と、 前記プログラマブルコントローラ内に存在する所定の拡
   張ユニットの実体を作成し、さらに制御対象となる外部
   Ｉ／Ｏ機器の挙動を定義し、前記外部Ｉ／Ｏ機器の挙動
   および前記拡張ユニットの動作を含めたシステム全体の
   挙動を模擬するための仮想制御対象プログラムを、前記
   外部Ｉ／Ｏ機器および前記拡張ユニットの動作シーケン
   スや内部変数を内包した機能ブロック図形式で作成する
   仮想制御対象プログラム作成手段と、 前記仮想制御対象プログラムおよび前記拡張ユニットの
   処理を実行する仮想外部機器手段と、 前記仮想ＣＰＵ手段と前記仮想外部機器手段との間のデ
   ータ交換を行う通信手段と、 前記仮想制御対象プログラムの処理を監視する仮想外部
   機器挙動管理手段と、 を備えることを特徴とするオフラインテスト装置。
2. 【請求項２】 前記仮想ＣＰＵ手段と前記仮想外部機器
   手段とを並列に動作させることを特徴とする請求項１に
   記載のオフラインテスト装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記仮想外部機器挙動管理手段
   は、 前記仮想制御対象プログラム実行中に、外部Ｉ／Ｏ機器
   の機能ブロックに含まれた変数を変更することによっ
   て、動的に外部Ｉ／Ｏ機器の挙動を変更することを特徴
   とする請求項１または２に記載のオフラインテスト装
   置。
4. 【請求項４】 さらに、前記仮想外部機器挙動管理手段
   は、 前記機能ブロックに複数の動作シーケンスのパターンを
   持たせ、当該パターンを適宜切り替えることによって、
   外部Ｉ／Ｏ機器および拡張ユニットの挙動を変更するこ
   とを特徴とする請求項１、２または３に記載のオフライ
   ンテスト装置。
5. 【請求項５】 プログラマブルコントローラで実行され
   るシーケンス制御プログラムのオフラインテスト方法に
   おいて、 前記プログラマブルコントローラで実行されるシーケン
   ス制御プログラムを作成するシーケンス制御プログラム
   作成ステップと、 前記作成されたプログラムを実行するシーケンス制御プ
   ログラム実行ステップと、 前記プログラマブルコントローラ内に存在する所定の拡
   張ユニットの実体を作成し、さらに制御対象となる外部
   Ｉ／Ｏ機器の挙動を定義し、前記外部Ｉ／Ｏ機器の挙動
   および前記拡張ユニットの動作を含めたシステム全体の
   挙動を模擬するための仮想制御対象プログラムを、前記
   外部Ｉ／Ｏ機器および前記拡張ユニットの動作シーケン
   スや内部変数を内包した機能ブロック図形式で作成する
   仮想制御対象プログラム作成ステップと、 前記仮想制御対象プログラムおよび前記拡張ユニットの
   処理を実行する仮想制御対象プログラム実行ステップ
   と、 前記シーケンス制御プログラムを実行する仮想ＣＰＵと
   前記仮想制御対象プログラムを実行する仮想外部機器と
   の間のデータ交換を行う通信ステップと、 前記仮想制御対象プログラムの処理を監視する仮想外部
   機器挙動管理ステップと、 を含むことを特徴とするオフラインテスト方法。
6. 【請求項６】 さらに、前記仮想外部機器挙動管理ステ
   ップでは、 前記仮想制御対象プログラム実行中に、外部Ｉ／Ｏ機器
   の機能ブロックに含まれた変数を変更することによっ
   て、動的に外部Ｉ／Ｏ機器の挙動を変更することを特徴
   とする請求項５に記載のオフラインテスト方法。
7. 【請求項７】 さらに、前記仮想外部機器挙動管理ステ
   ップでは、 前記機能ブロックに複数の動作シーケンスのパターンを
   用意しておき、当該パターンを適宜切り替えることによ
   って、外部Ｉ／Ｏ機器および拡張ユニットの挙動を変更
   することを特徴とする請求項５または６に記載のオフラ
   インテスト方法。