JP2004021470A - シーケンス制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各時点での制御対象となっている制御対象を容易に判断でき、メンテナンスを素早く行うことができるシーケンス制御装置を提供する。
【解決手段】プログラム４ａを実行することで、複数の接点ａ，ｂ入力に合わせて定められた順序に従った制御の各段階を逐次進めていくことにより、複数の制御対象２（２ａ，２ｂ…）をシーケンス制御する状態遷移処理部４と、状態遷移処理部４による制御状況を表示すると共に操作者からの操作を入力可能とするタッチセンサ６とを有するシーケンス制御装置１であって、前記タッチセンサ６が、次に制御するべき動作１０ｃを示す状態遷移状況を表示する動作順序表示部１０を有する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シーケンス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車のエンジン生産工場などの各種生産ラインにおいて、複数の機械や設備などの制御対象を自動制御（シーケンス制御）するために、一般的に、複数の接点入力に合わせて定められた順序に従った制御の各段階を逐次進めていくことにより、複数の制御対象をシーケンス制御する状態遷移処理部を有するシーンスコントローラ（以下、シーケンサという）が用いられる。図５はシーケンサを用いた代表的な制御部２１の構成を示している。
【０００３】
図５において、２２は制御盤、２３は操作盤であり、制御盤２２内にはシーケンサ２４に加えて例えば種々の機械や設備の詳細な制御を行なう制御対象ユニット２５ａ〜２５ｃが設けられている。２６は信号ケーブルＣを介してシーケンサ２４に接続可能な演算処理装置（以下、プログラムローダという）であり、管理者が制御対象となっている機械や設備の動作に合うように作成したシーケンス制御回路図２７を効率良く入力して、このシーケンス制御回路図２７をシーケンスプログラムに変換し、作成したプログラムをシーケンサ２４に入力するものである。なお、操作盤２３は例えばシーケンサ２４に対して操作者からの要求や運転モードの設定などの操作を行なう押しボタン２３ａと、各部の動作状況を表示するランプ表示２３ｂとを有する。
【０００４】
シーケンサ２４に対するシーケンスプログラムの転送が終了すると、シーケンサ２４から信号ケーブルＣを外すことにより、プログラムローダ２６とシーケンサ２４との接続を外し、制御盤２２の扉（図外）は閉じられる。そして、シーケンサ２４はプログラムローダ２６を用いて入力したシーケンスプログラムを実行することにより運転を開始し、制御対象となっている独特の構成の機械や設備を適正に動作させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各機械や設備の運転中において、何らかのトラブルが発生し、制御部２１による制御が停止したときには、管理者がその原因を調査してこれを解決することが必要となる。そこで、管理者はまず前記プログラムローダ２６を再びシーケンサ２４に接続する一方で、制御対象の状態を綿密に調べることにより、停止している次の動作は何であるかを判断し、設計時の制御回路図２７中から次の動作を行なうための回路を探し出す必要があった。
【０００６】
次いで、問題となっている回路記号をプログラムローダ２６に入力し、その回路を検索することで、問題となっている回路をプログラムローダ２６の表示部２６ａにおいて確認し、入力された各接点の動作状況と照らし合わせることにより、非動作状況を確認して不具合状況を除去することを行っていた。
【０００７】
前記従来から行われている一連の解決手順は、まず管理者が制御対象の状態を調査することで、シーケンサ２４が次に行うべき動作を判断する必要があった。これは制御対象が複雑になればなるほど困難になり、回路の設計を行った設計者自身でも回路の設計を行った時から時間が経過すれば、的確な判断を行うことが困難になるほど、この制御対象に対する専門的な知識が必要であり、専門的な技術がない操作者にはトラブルの原因を調べることができなかった。つまり、回路設計を行った管理者がいない場合には制御回路図２７の中から問題となっている回路を見いだすことは極めて困難であり、実質的には不可能であった。
【０００８】
また、前記判断には設計時の制御回路図２７が必須であるという問題もあった。すなわち、制御回路図２７を紛失などした場合には、シーケンサ２４から読み出した回路記号を解析したり、配線の接続状況を確認することで各接点と制御対象との関係を推察する必要が生じ、前述の判断がさらに困難になっていた。
【０００９】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、各時点での制御対象となっている制御対象を容易に判断でき、メンテナンスを素早く行うことができるシーケンス制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明のシーケンス制御装置は、プログラムを実行することで、複数の接点入力に合わせて定められた順序に従った制御の各段階を逐次進めていくことにより、複数の制御対象をシーケンス制御する状態遷移処理部と、状態遷移処理部による制御状況を表示する表示部と、操作者からの操作を入力可能とする操作入力部とを有するシーケンス制御装置であって、前記表示部が、次に制御するべき動作を示す状態遷移状況を表示する動作順序表示部を有することを特徴としている。（請求項１）
【００１１】
従って、本発明のシーケンス制御装置の操作者は動作順序表示部を確認するだけで、状態遷移処理部が次に制御する動作を確認できるので、設計時の回路図を全く必要とせずに、また、専門的な知識が何もなくても、制御対象がどの動作で停止しているのかを一目瞭然に知ることができ、その後のメンテナンスを格段に行いやすくなる。そして、従来のようにメンテナンスの度に状態遷移処理部にプログラムローダを接続する必要がないので、特別な管理者に依頼するまでもなくシーケンス制御装置の操作者自身が容易にメンテナンスを行うことができる。
【００１２】
なお、動作順序表示部には次に制御する動作だけを表示してもよいが、前記特許請求の範囲内の表現における「状態遷移状況」とは、一連の動作の遷移状況を示すものであるから、それらの動作のうちの少なくとも２つ以上の動作を一覧して表示し、その一覧のうちの制御中であるもに何らかのマークを付すこともできる。これによって、少なくとも現在の動作と次の動作を確認でき、制御の遷移状況が一層容易に理解できる。また、状態遷移状況として表示できる動作の数を定め、状態の遷移に伴って動作順序表示部をスクロール表示させることで、より小さい表示部内にその時点で必要となる多くの情報を表示させることができる。
【００１３】
前記動作順序表示部に表示された動作の指定操作に連動して、この指定された動作に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作を説明する説明文と、各接点の動作状況とを表示部に同時に表示させる回路状況表示機能を有する場合（請求項２）には、動作順序表示部に表示された動作に関係する各接点の状況を制御回路図の形で確認することができ、動作不良を起こしている部分を容易に特定することができる。また、各接点の動作状況が表示されるので、動作していない接点を容易に特定でき、動作していないセンサなどの入力を直観的に確認することができる。
【００１４】
前記表示部が、制御対象を手動で駆動するための各動作を表示する動作ボタン表示部を有し、かつ、この動作ボタン表示部に表示された動作の指定操作に連動して、この指定された動作に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作を説明する説明文と、各接点の動作状況とを表示部に同時に表示させる回路状況表示機能を有する場合（請求項３）には、操作者は動作順序表示部から確認した次の動作を手動で駆動して、一連の状態遷移処理を一部手動で行なうと共に、この動作に関係する各接点の状況を制御回路図の形で確認することができ、動作不良を起こしている部分を容易に特定することができる。また、各接点の動作状況が表示されるので、動作していない接点を容易に特定でき、動作していないセンサなどの入力を直観的に確認することができる。
【００１５】
前記表示部に表示された接点の指定操作に連動して、この指定された接点に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作に関係する各接点を説明する説明文と、各接点の動作状況とを同時に表示させる接点状況表示機能を有する場合（請求項４）には、動作不良を起こしている接点に対応するセンサなどの部分を容易に特定することができ、点検および修理を素早く行うことができる。
【００１６】
前記表示部および操作入力部がタッチパネルからなり、このタッチパネルから得られた位置情報と表示位置との比較により、表示内容に合わせた操作を入力可能とする場合（請求項５）には、各表示部に表示された内容と操作が直接的に関連するので、操作性が向上すると共に設置スペースの削減も達成できる。また、表示内容を変えることにより、同じ位置情報で異なる操作を入力でき、簡潔な画面内のタッチによって、より詳細な操作を行うことができる。表示部や操作入力部のレイアウトをソフトウェアによって変更できる利点もある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかるシーケンス制御装置１の一実施例を示す図である。図１において、２は制御対象の一例としての例えば自動車のエンジン生産工場などの生産ラインの一部を示している。この生産ライン２の部分には例えばワークＷを矢印Ａ方向に搬送する第１コンベア２ａおよび第２コンベア２ｂと、第２コンベア２ｂを矢印Ｂ方向にリフトするリフター２ｃと、ストッパ２ｄとを制御対象として有している。また３ａ，３ｂはワークＷの位置を検出するセンサであり、それぞれ接点信号Ｘ１，Ｘ２を出力するものである。
【００１８】
４はシーケンス制御装置１の中心部分を成す状態遷移処理部であり、５ａ〜５ｃは前記制御対象２ａ〜２ｃの詳細な制御を行うためのインバータ等の制御対象ユニット、６は例えばシーケンス制御装置１の上面に形成する液晶表示画面からなる表示部と座標入力による操作入力部とを兼ねたタッチパネル、７ａ，７ｂはシーケンス制御装置１の主電源の投入ボタンおよび切断ボタン、８はシーケンス制御装置１と制御対象２とを接続するケーブルである。なお、切断ボタン７ａ，７ｂは省略可能であり、ケーブル８は任意の位置に配線可能であり、無線であってもよいことは言うまでもない。
【００１９】
４ａは前記状態遷移処理部４内に記憶されるシーケンスプログラム４ａであり、状態遷移処理部４はこのシーケンスプログラム４ａを実行することにより、独特の構成を有する制御対象２を適正に制御する。また、このシーケンスプログラム４ａは、図５を用いて既に説明したように、管理者が設計した制御回路図２７をプログラムローダ２６のような装置を用いてシーケンス制御回路を時系列のコマンドに変換し転送したものであり、その中には各入力接点にどんな接点信号を入力させるかを示した説明文や、各出力接点がどんな制御対象の動作に繋がるものであるかを示した説明文などが書き加えられている。
【００２０】
図２はタッチパネル（表示部）６に表示される画面の一例を示す図である。本例におけるタッチパネル６には、状態遷移処理部４による制御の流れを状態遷移状況として表示する動作順序表示部１０と、各制御対象２ａ，２ｂ…を手動で駆動するための各動作を表示する動作ボタン表示部１１と、例えば各制御対象からの警告情報を表示するアラーム表示部１２と、この表示部６の表示内容を切り換える切換えスイッチ表示部１３とが含まれている。
【００２１】
また、前記動作順序表示部１０と、動作ボタン表示部１１と、切換えスイッチ表示部１３は、操作入力部を兼ねており、従来の操作盤２３に対応する操作入力部としての機能を有する。すなわち、操作者がこれらの部分１０，１１，１３をタッチすることにより入力される座標を各部の表示位置と比較することにより、この位置に対応する操作を入力できるように構成している。
【００２２】
本例は、操作入力部をタッチパネル６によって形成することで、表示内容を変えることにより、同じ座標位置の操作によって異なる操作を入力可能としているので、簡素でかつ直観的な操作を可能とし、また、機能性も向上する。しかしながら、表示部と操作入力部を別々に設けてもよく、その場合にはトラックボールやスティックなどを用いたホインティングデバイスを用いることで、表示部６内に表示される任意の操作を入力することが可能となる。さらには、各入力操作に対応する押しボタンスイッチを別途設けるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２３】
本例の動作順序表示部１０には状態遷移処理部４による一連のシーケンス制御のうちの例えば３つの連続する動作１０ａ〜１０ｃを表示するように構成している。さらに、動作順序表示部１０の表示は状態遷移処理部４の動作に合わせてスクロール表示することにより、本例では真ん中が現在の動作１０ｂを示す部分となり、一つ上の動作１０ａは一つ前の状態を示し、一つ下には次に行なう動作１０ｃが表示される。
【００２４】
つまり、動作順序表示部１０をスクロール表示とすることにより、動作順序表示部１０の面積を小さく抑えて、動作順序表示部１０を簡素にできる。加えて、現在の動作１０ｂが一定の場所に表示されるので、現在の動作状況を誰にでも直観的に理解できる。さらに、本例では動作１０ｂの表示部分に色を塗っているので現在の動作中である部分をさらに分かりやすくしている。なお、現在の動作１０ｂを表示する方法は色を塗る以外にも、枠を点滅させたり、実行位置を示す何らかのマークを表示させるなど、種々の方法が考えられる。
【００２５】
なお、前記動作順序表示部１０の各動作１０ａ〜１０ｃに表示する各説明文および動作ボタン表示部１１に表示される各説明文は、シーケンスプログラム４ａの入力時にプログラムローダ２６のような装置を用いて管理者によって入力するものである。これらの説明文は後でさらに明解な説明文に変更可能としてもよい。いずれにしても、シーケンス制御は、あらかじめ定められた手順に従って制御する制御方式であるから、一連の動作１０ａ，１０ｂ…を列挙することで、操作者は制御の流れを直観的にとらえることができる。
【００２６】
次に、図３，４を用いて本発明のシーケンス制御装置１において、何らかの原因で制御対象２の動作が停止した場合に、その原因を究明する方法を説明する。図３，４において、図１，２と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
図３（Ａ）に示す状態は、一つ前の動作１０ａにおいてストッパ２ｄを開いており、現在の動作１０ｂは第１コンベア２ａを運転している状態である。また、次の動作１０ｃはリフター２ｃを上昇させるものであることも一目瞭然で直観的に理解できる。
【００２８】
ここで、ワークＷが完全に第１コンベア２ａから離れているにもかかわらずリフトの上昇が始まらないとすると、シーケンス制御装置１の操作者は動作順序表示部１０の内容から次の動作１０ｃはリフト上昇であり、何らかの原因でこの動作に移ることができない状態にあることが容易に理解できる。そこで、操作者は例えば動作順序表示部１０の中から動作１０ｃの表示部分を押す（タッチ）することにより、この動作１０ｃを指定してタッチパネル６の表示内容を切り換えることができる。
【００２９】
図３（Ｂ）は前記動作１０ｃの指定に伴ってプログラムローダモードに切り換えたときにタッチパネル６に表示されるシーケンス制御回路を示す図である。図３（Ｂ）において１４はシーケンス制御装置１に入力された全シーケンス制御回路の中で特にリフトの上昇に関係する部分だけを表示する制御回路図であり、１５は回路の動作を説明する説明文である。すなわち、本発明のシーケンス制御装置１は現在動作中のシーケンス制御回路の各状況を表示する回路状況表示機能を有する。
【００３０】
前記制御回路図１４内において、Ｍ１，Ｍ２は内部リレー接点、Ｙ１は第２コンベア２ｂをリフトさせるためのリレーコイルである。また、各部に付した符号ａ，ｂはそれぞれａ接点，ｂ接点（状態遷移処理部４側から見ると入力接点）であり、符号ｃは内部リレーＭ１，Ｍ２のコイル（状態遷移処理部４側から見ると出力接点）である。なお、内部リレーＭ１，Ｍ２は何れも現実のリレー接点である必要はない。同様に、リレーコイルＹ１も現実のコイルである必要はない。これらは論理回路やアンプ等の電気回路によって代用できる。
【００３１】
また、入力側の接点ａ，ｂの表示は例えば肉太にする（他にも表示色を変える）などして導通状態の接点であることを表示する。本例の場合、内部リレーＭ２のｂ接点は導通状態であるが、内部リレーＭ１のａ接点は非導通状態である。したがって、リフト上昇の動作が始まらない原因は内部リレーＭ１のａ接点入力が導通状態にならないことにあることを直観的に理解できる。
【００３２】
すなわち、図３（Ｂ）に例示したように、タッチパネル６に表示される制御回路図１４はシーケンス制御装置１に入力された全シーケンス制御回路の中で特にリフトの上昇に関係する部分だけを表示するものであるから、制御対象がどれほど複雑な構成であったとしても、表示される制御回路図１４は極めて単純であり、各接点の動作状況も同時に表示されるから、シーケンス制御回路全体の動作がどうなっているのかを全く知らない操作者にも、問題となっている部分の回路の動作を容易に理解することができる。
【００３３】
次に、操作者はタッチパネル６に表示される制御回路図１４の中から、動作していない内部リレーＭ１のａ接点の部分をタッチすると、この内部リレーＭ１のａ接点を指定することができる。そして、この接点の指定操作に連動して、このａ接点に関係する部分だけが表示される。
【００３４】
図４に示す制御回路図１６は前記内部リレーＭ１のａ接点の指定動作に連動してタッチパネル６に表示される制御回路を示す図であり、１７ａ〜１７ｇは各接点を説明する説明文である。したがって、操作者はリフト上にワークＷの存在を確認するために設けられたセンサ３ａの異常か、またはセンサ３ａと状態遷移処理部４とを接続するケーブル８の異常によって動作が停止していることを理解でき、その原因を究明することができる。
【００３５】
図４において、Ｘ１，Ｘ２はそれぞれ前記センサ２ａ，２ｂからの信号を入力してこの回路を動作させるための入力接点、Ｍ１，Ｍ２は内部リレーである。この制御回路図１６から明らかなように、内部リレーＭ１は一旦動作すれば内部リレーＭ２のｂ接点が切れないかぎり動作し続ける自己保持をかけるためのものである。そして、この内部リレーＭ１が動作している間は出力接点Ｙ１がオン状態になる。
【００３６】
また、本例の場合、接点Ｘ２のｂ接点および内部リレーＭ２のｂ接点は導通状態である。しかしながら、接点Ｘ１のａ接点は非導通状態であり、ゆえに内部リレーＭ１のａ接点は非導通状態となっている。したがって、リフト上昇の動作が始まらない原因は接点Ｘ１のａ接点入力が導通状態にならないことにあることを直観的に理解できる。
【００３７】
そして、本例における説明文１７ａでは、入力接点Ｘ１のａ接点は「リフト上ワーク有」を検出するものであることを示している。したがって、操作者はリフト上にワークＷの存在を確認するために設けられたセンサ３ａの異常か、またはセンサ３ａと状態遷移処理部４とを接続するケーブル８の異常によって動作が停止していることを理解でき、その原因を究明することができる。
【００３８】
つまり、本例においても、制御回路図１６には指定した接点（内部リレーＭ１のａ接点）に関係する部分のみが図示されており、かつ、この接点の説明文１７ａと動作状況とを同時に表示させているので、問題となっているのが現実の回路のどの部分であるかを極めて容易かつ明確に理解でき、点検および修理をすばやく行うことができる。
【００３９】
言い換えると、本発明のシーケンス制御装置１は制御盤２２とプログラムローダ２６の両方の機能を備え、かつ、メンテナンスが素早くできるように、動作順序表示部（モニタ）１０を備え、制御回路図１４，１６を表示することで状態遷移処理とシーケンスプログラムとを効率良くリンクさせる機能を有するものである。
【００４０】
前記シーケンス制御回路図１４，１６の表示は前記動作順序表示部１０に表示された動作の指定操作に連動して行われることに限定するものではなく、図３（Ａ）に示す操作ボタン表示部１１に表示された動作の指定操作に連動して図３（Ｂ）および図４に示すシーケンス制御回路図１４，１６を表示させてもよい。
【００４１】
すなわち、操作者は動作順序表示部１０の表示からリフト上昇動作が始まらないことを確認し、図３（Ａ）に示す操作ボタン表示部１１の中から「リフト上昇」が表示されている部分１１ｂを選んで、この部分１１ｂを押す（タッチ）することにより、動作の指定操作を行い、リフター２ｃを手動によって上昇させることも可能である。つまり、前記動作ボタン表示部１１はその特定の部分を押すことにより、各部を手動により操作可能であるから操作者からの操作を入力可能とする操作入力部（とりわけ手動操作部）となる。
【００４２】
操作者が手動操作部１１を操作した場合は、リフター２ｃの上昇駆動を手動によって実施すると共に、このときのシーケンス制御回路図１４，１６をタッチパネル６に並べてまたは切り換えて表示することができ、動作不良の原因を直観的に知ることができる。なお、本例における原因の究明にかかわる詳細な内容は既に詳述したものとほゞ同じであるから、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
また、操作者が前記手動操作部１１を操作することにより、直ちにメンテナンスを行わなくても、シーケンス制御を次の動作に進めることも可能となるので、センサ２ａ，２ｂの能力の限界などによって稀に動作不良が生じる場合などに有用である。この場合にも、操作者はどの入力接点が動作していない状態であるかを制御回路図１４，１６から認識しながら操作できるので、動作していない入力接点の代わりに操作者自身が目視などで確認することができる。
【００４４】
上述した説明では、制御回路の動作を説明する説明文１５を制御回路図１４内に表示し、各接点を説明する説明文１７ａ〜１７ｄを制御回路図１６内に表示する例を示しており、これらの制御回路図１４，１６は切り換えて表示可能としているので、より小さいタッチパネル６により分かりやすい詳細な説明文１５，１７ａ〜１７ｄを表示可能としている。しかしながら、本発明はこの点を限定するものではなく、一つの制御回路図内に動作を説明する説明文１５と、接点を説明する説明文１７ａ〜１７ｄとを両方記載してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
上記の構成からなる本発明により、操作者が表示部を見るだけで、各時点で次に行うべき動作を容易に判断でき、この動作を実行するときの制御対象や必要とされる入力接点の状態、現在の状況などを表示部に表示させることで、メンテナンスを素早く行うことができるシーケンス制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシーケンス制御装置の一例を示す図である。
【図２】前記シーケンス制御装置の表示部の表示例を示す図である。
【図３】前記シーケンス制御装置を用いた動作不良原因を究明する方法を説明する図である。
【図４】前記動作不良原因を究明するときに用いる別の表示例を示す図である。
【図５】従来のシーケンス制御装置の全体的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１…シーケンス制御装置、２（２ａ，２ｂ…）…制御対象、４…状態遷移処理部、４ａ…プログラム、６…タッチセンサ（表示部、操作入力部）、１０…動作順序表示部、１０ａ〜１０ｃ…動作、１１…動作ボタン表示部、１１ｂ…動作、１４，１６…制御回路図、１５，１７ａ〜１７ｄ…説明文、ａ，ｂ…接点。

Claims (5)

1. プログラムを実行することで、複数の接点入力に合わせて定められた順序に従った制御の各段階を逐次進めていくことにより、複数の制御対象をシーケンス制御する状態遷移処理部と、
   状態遷移処理部による制御状況を表示する表示部と、
   操作者からの操作を入力可能とする操作入力部とを有するシーケンス制御装置であって、
   前記表示部が、次に制御するべき動作を示す状態遷移状況を表示する動作順序表示部を有することを特徴とするシーケンス制御装置。
2. 前記動作順序表示部に表示された動作の指定操作に連動して、この指定された動作に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作を説明する説明文と、各接点の動作状況とを表示部に同時に表示させる回路状況表示機能を有する請求項１に記載のシーケンス制御装置。
3. 前記表示部が、制御対象を手動で駆動するための各動作を表示する動作ボタン表示部を有し、かつ、
   この動作ボタン表示部に表示された動作の指定操作に連動して、
   この指定された動作に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作を説明する説明文と、各接点の動作状況とを表示部に同時に表示させる回路状況表示機能を有する請求項１または２に記載のシーケンス制御装置。
4. 前記表示部に表示された接点の指定操作に連動して、この指定された接点に関係するシーケンス制御の制御回路を示す図と、前記制御回路の動作に関係する各接点を説明する説明文と、各接点の動作状況とを同時に表示させる接点状況表示機能を有する請求項２または３に記載のシーケンス制御装置。
5. 前記表示部および操作入力部がタッチパネルからなり、このタッチパネルから得られた位置情報と表示位置との比較により、表示内容に合わせた操作を入力可能とする請求項１〜４のいずれかに記載のシーケンス制御装置。

Images