JP2007133735A - プログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機 - Google Patents

Abstract

【課題】プログラムコントローラおよびそれを使用した制御システムのメンテナンスにおいて、動作に必要なプログラムおよびデータを、離れた場所から無線通信によって、変更することを可能とする。
【解決手段】操作端末２２に接続された無線モジュール２７を介して送ったデータを信号変換機１１の無線モジュール１３で受信し、受信したデータのデータ構造が、接続先のプログラマブルコントローラ１８に送信可能なデータ構造と合致しているかを照合して、正常なデータだけを通信インタフェース１２から通信ケーブル２９を介してプログラマブルコントローラ１８に送信する。これにより、プログラマブルコントローラ１８は動作に必要なプログラムやデータの書き換えを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、プログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機に関し、特に、プログラマブルコントローラの動作に必要なプログラムおよびデータを設定・変更するための通信を行うプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機に関する。

従来のプログラマブルコントローラと操作端末との間の通信は、データの信頼性と通信速度を重視し、有線ケーブルで行っている。さらに、複数のプログラマブルコントローラと通信する場合、プログラマブルコントローラ間のネットワークを構築して、そのネットワークに接続された１台のプログラマブルコントローラを経由して他のプログラマブルコントローラと通信している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−８５２２８号公報（３〜４頁、図１〜３）

従来の有線ケーブルを用いたプログラマブルコントローラと操作端末との間の通信では、ケーブルの長さに制限があり、操作端末の移動範囲が狭いため、大規模な制御システムのメンテナンスでは作業者が動き回ったり、あるいは、多数の作業者での作業が必要となって、効率が悪いという問題点があった。

また、プログラマブルコントローラ間のネットワークが構築されていないシステムにおいて、複数のプログラマブルコントローラを同時にメンテナンスする場合は、操作端末をその都度、接続し直す必要があり、作業性が悪いという問題点があった。

一方、プログラマブルコントローラ間のネットワークが構築されたシステムにおいては、複数のプログラマブルコントローラに接続する場合、接続先を指定するためにあらかじめネットワークの構成を知っておく必要があるが、その構成が明確化されていない場合は、ネットワークの構成を確認する手間で、作業者の負荷が多くなるという問題点があった。また、プログラマブルコントローラ間のネットワークは、通常は制御データの通信に使用されており、そこにプログラマブルコントローラと操作端末間の通信が割り込む形となるため、優先度が低く、通信速度が著しく遅いため、作業性が悪いという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、通信データの信頼性を損なわず、かつ、プログラマブルコントローラの処理速度を落とさず、さらに、動作不良を引き起こす原因となる不良データの通過を未然に防いで、プログラマブルコントローラとの間の安全な無線通信を可能にしたプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機を得ることを目的としている。

この発明は、プログラマブルコントローラに接続され、前記プログラマブルコントローラのメンテナンスのためのデータを送信するためのメンテナンス用信号変換機であって、メンテナンスのための前記データのデータ構造のテンプレートを前記プログラマブルコントローラの各種別ごとに格納しているテンプレート格納手段と、外部に設置された操作端末から無線通信により送信されるメンテナンス指示信号を受信する指示信号受信手段と、前記メンテナンス指示信号を受信したときに、メンテナンスの対象となる前記プログラマブルコントローラの種別情報を、前記プログラマブルコントローラから取得する種別情報取得手段と、取得した前記種別情報に基づいて、前記テンプレート格納手段から、当該種別に対応している前記データ構造のテンプレートを読み出すテンプレート読出手段と、前記操作端末から無線通信により送信される前記メンテナンスのためのデータを受信するデータ受信手段と、受信した前記データのデータ構造と、前記テンプレート読出手段により読み出された前記テンプレートのデータ構造とを比較して、それらが一致した場合に、前記プログラマブルコントローラに受信した前記データを送信するデータ送信手段とを備えたことを特徴とするプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機である。

この発明は、プログラマブルコントローラに接続され、前記プログラマブルコントローラのメンテナンスのためのデータを送信するためのメンテナンス用信号変換機であって、メンテナンスのための前記データのデータ構造のテンプレートを前記プログラマブルコントローラの各種別ごとに格納しているテンプレート格納手段と、外部に設置された操作端末から無線通信により送信されるメンテナンス指示信号を受信する指示信号受信手段と、前記メンテナンス指示信号を受信したときに、メンテナンスの対象となる前記プログラマブルコントローラの種別情報を、前記プログラマブルコントローラから取得する種別情報取得手段と、取得した前記種別情報に基づいて、前記テンプレート格納手段から、当該種別に対応している前記データ構造のテンプレートを読み出すテンプレート読出手段と、前記操作端末から無線通信により送信される前記メンテナンスのためのデータを受信するデータ受信手段と、受信した前記データのデータ構造と、前記テンプレート読出手段により読み出された前記テンプレートのデータ構造とを比較して、それらが一致した場合に、前記プログラマブルコントローラに受信した前記データを送信するデータ送信手段とを備えたことを特徴とするプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機であるので、通信データの信頼性を損なわず、かつ、プログラマブルコントローラの処理速度を落とさず、さらに、動作不良を引き起こす原因となる不良データの通過を未然に防いで、プログラマブルコントローラとの間の安全な無線通信を可能にして、安定したメンテナンス作業を実現することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る信号変換機を用いたプログラマブルコントローラのメンテナンスシステムの全体の構成を示すシステム構成図である。本実施の形態に係る信号変換機１１は、プログラマブルコントローラの動作に必要なプログラムおよびデータを設定または変更するための通信を行うためのものであり、離れた場所（遠隔地）の操作端末から無線通信によって指示を受け、プログラマブルコントローラをメンテナンスすることを可能とするものである。この発明にかかる信号変換機を用いたプログラマブルコントローラのメンテナンスシステムは、図１に示すように、被制御装置２１と、それを制御するプログラマブルコントローラ１８と、プログラマブルコントローラ１８に通信ケーブル２９を介して接続されている信号変換機１１と、信号変換機１１に無線通信により指示を出す操作端末２２とから構成されている。プログラマブルコントローラ１８は、被制御装置２１を制御するための中央制御装置１９（以下、ＣＰＵ１９とする。）とメモリ２０とを備えている。信号変換機１１は、プログラマブルコントローラ１８との通信に使用する通信インタフェース１２と、操作端末２２との無線通信に使用する無線モジュール１３と、それに接続されたアンテナ１７と、各機能の制御とデータのチェックを行う中央演算装置１４（以下、ＣＰＵ１４とする。）と、通信データを一時的に記憶する一時記憶メモリ１６と、プログラマブルコントローラの各種別ごとのデータ構造のテンプレート（ひながた）を保存する不揮発性メモリ１５とを有している。

上述した信号変換機１１はアンテナ１７を介して外部（遠隔地）に設置された操作端末２２と無線による通信を行う。操作端末２２には、図１に示すように、無線モジュール２７を介してアンテナ２８が設けられている。また、操作端末２２は、作業者が操作して各種の指示やデータを入力するためのタッチパネル２３と、各種データや演算結果等を表示するディスプレイ２４と、中央演算装置２５（以下、ＣＰＵ２５とする。）と、メモリ２６とで構成されている。操作端末２２は、図３に示すような作業者が携帯可能な可搬体端末から構成してもよいが、その場合に限らず、デスクトップパソコン等の固定式のものから構成してもよい。

次に、動作について説明する。プログラマブルコントローラ１８の動作に必要なプログラムまたはデータを設定あるいは変更することを指示するメンテナンス指示信号が作業者の操作により操作端末２２のタッチパネル２３に入力された場合に、操作端末２２は、メンテナンス対象として作業者により指定されたプログラマブルコントローラ１８から、その種別を取得する命令を、無線モジュール２７を介して、信号変換機１１に対して送信する。これにより、各信号変換機１１は、無線モジュール１３を介して当該命令を受信し、その命令に基づいて、通信インタフェース１２からプログラマブルコントローラ１８に対して種別取得のためのデータ要求信号を送出する。

プログラマブルコントローラ１８は、信号変換機１１から受信した種別取得のためのデータ要求信号に基づき、自機の種別情報を信号変換機１１に送信する。これにより、信号変換機１１は、その種別に合致するデータ構造のテンプレートを不揮発性メモリ１５から読み出して、一時記憶メモリ１６内に比較用テンプレートとして記憶する。

操作端末２２が、プログラマブルコントローラ１８へ送信すべきデータを、無線モジュール２７を介して、信号変換機１１に送信すると、信号変換機１１は、プログラマブルコントローラ１８に送信すべき当該データを順次受信して、一時記憶メモリ１６にそれらを順次記憶する。このようにして、全データの取り込みを完了したら、前述のように一時記憶メモリ１６に比較用テンプレートとして記憶したデータ構造テンプレートと、取り込んだ全データとを比較して、それらのデータ構造と比較用テンプレートとが一致した場合に、一時記憶メモリ１６内に取り込まれたプログラマブルコントローラ１８へ送信すべき全データを通信インタフェース１２を介して、プログラマブルコントローラ１８へ送信する。一方、取り込まれたデータのデータ構造と比較用テンプレートとが一致しなければ、一時記憶メモリ１６に取り込んだ全データをそのまま破棄するとともに、破棄した旨を操作端末２２に返信する。

プログラマブルコントローラ１８は、信号変換機１１からデータを受信すると、受信したデータを基に、被制御装置２１のためにメモリ２０内に記憶されている制御データを書き換え、その処理結果や他のデータを信号変換機１１に返信する。返信されたデータは通信インタフェース１２を介して順次受信され、一時記憶メモリ１６内に記憶される。全データが一時記憶メモリ１６内に取り込まれたら、信号変換機１１は、そのままそれらのデータを無線モジュール１３を介して、操作端末２２に送信する。

操作端末２２は、無線モジュール２７を介して受信したデータを基に、データの書き換えが正常に終わったことを確認するとともに、次のプログラマブルコントローラ１８の操作データを送出したり、受信したデータを加工してディスプレイ２４に表示する。

図２は、信号変換機１１内の不揮発性メモリ１５に保存されているデータ構造テンプレート群の書き換えを行う際の構成図である。データ書き換え用ツール３０は、パーソナルコンピュータ等の計算機から構成されており、必要に応じて、通信ケーブル２９を介して、信号変換機１１に接続される。データ書き換え用ツール３０は、通信ケーブル２９を介して、データ構造テンプレート群の書き換えに必要なデータを信号変換機１１に送信する。信号変換機１１は、通信インタフェース１２によりそれを受信し、受信したデータに基づいて、不揮発性メモリ１５内のデータ構造テンプレート群の内容を書き換える。このように、本実施の形態においては、データ照合に使用するデータ構造テンプレートをデータ書き換え用ツール３０を用いて書き換え可能にしたため、プログラマブルコントローラ１８の機種が追加された場合でも、データ書き換え作業だけで対応することができる。

以上のように、本実施の形態は、プログラマブルコントローラ１８のプログラムおよびデータを変更するために用いられる、通信インタフェース１２、ＣＰＵ１４、一時記憶メモリ１６、不揮発性メモリ１５および無線モジュール１３を搭載した信号変換機１１である。信号変換機１１は、接続するプログラマブルコントローラ１８の種別を識別するための信号を通信インタフェース１２から出力し、そこで取得したプログラマブルコントローラ１８の種別に基づいて、あらかじめ用意されている各プログラマブルコントローラ１８に対応するデータ構造テンプレート群から接続するプログラマブルコントローラ１８に該当するものを抽出して、抽出したデータ構造テンプレートと実際のデータとを比較して、合致したデータだけを通過させ、合致しないものは破棄するようにして、不正データの流出を防止するようにしたので、不正データによるプログラマブルコントローラの誤動作や処理速度の低下を未然に防ぐことができる。

また、操作端末２２から無線で受信したデータを一旦信号変換機１１内に取り込み、そのデータ構成をあらかじめ登録しておいたデータ構造テンプレートと照合することによって、不正データの流出を未然に防ぐようにしたので、無線通信にもかかわらず、通信データの信頼性を確保することができ、プログラマブルコントローラ誤動作を防止できる。

さらに、信号変換機１１とプログラマブルコントローラ１８との間の通信は、有線ケーブルの通信とし、データ送受信のタイミングは変わらないため、プログラマブルコントローラ１８の通信に関わる負荷は変わらないので、安定した制御が可能である。

また、データ照合に使用するデータ構造テンプレートが外部装置であるデータ書き換え用ツール３０から書き換え可能にしたため、プログラマブルコントローラ１８の機種（種別）が追加された場合でも、データ書き換え作業だけで対応することができる。

また、本実施の形態においては、複数のプログラマブルコントローラ１８が設置されている場合にも、他のプログラマブルコントローラやネットワークを経由せずに、信号変換機１１とプログラマブルコントローラ１８とが１：１で通信するため、通信速度が速くなる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２として、複数（Ｎ台）のプログラマブルコントローラ１８−１〜１８−Ｎと１台の操作端末２２を切替えながら接続する場合のシステム構成図である。図３に示すように、１台の操作端末２２に対して、複数（Ｎ台）の信号変換機１１ー１〜１１−Ｎが設けられている。各信号変換機１１−１〜１１−Ｎには、操作端末２２との間で無線通信を行うためのアンテナ１７−１〜１７−Ｎが設けられている。また、各信号変換機１１−１〜１１−Ｎに対して、１対１で、プログラマブルコントローラ１８−１〜１８−Ｎ（ＰＬＣ）が接続されている。各プログラマブルコントローラ１８−１〜１８−Ｎは、それぞれ、被制御装置２１−１〜２１−Ｎに接続されて、それらを制御する。なお、操作端末２２、信号変換機１１−１〜１１−Ｎ、プログラマブルコントローラ１８−１〜１８−Ｎの構成は、基本的に、実施の形態１で説明したものと同じであるため、それらを参照することとして、ここでは説明を省略する。但し、本実施の形態においては、信号変換機１１−１〜１１−Ｎは、それぞれ、固有の重複しない識別番号（ＩＤ番号）が付されており、操作端末２２に信号を送信する際に当該識別番号を付加して信号を送信する。これにより、操作端末２２は、どの信号変換機から送信されてきた信号であるかを識別することができる。

この構成においては、操作端末２２は、全ての信号変換機１１−１〜１１−Ｎに対して、一斉に、プログラマブルコントローラの種別取得のためのデータ要求信号を送出する。これにより、各信号変換機１１−１〜１１−Ｎは、実施の形態１で説明した動作と同様の動作を行って、プログラマブルコントローラ１８の種別情報を取得し、取得した種別情報と自らの識別情報とを操作端末２２に送信する。操作端末２２は無線モジュール２７を介して受信したデータから、接続するプログラマブルコントローラ１８の種別と中継する信号変換機１１の識別情報を知ることができる。そしてこのプログラマブルコントローラ１８の種別を操作端末２２上に一覧表示して、作業者に接続先を指定させる。

次に、操作端末２２は、プログラマブルコントローラ１８−１〜１８−Ｎへデータを送信する際に、接続する対象となっている信号変換機１１−１〜１１−Ｎの識別情報を当該データに付加して、無線モジュール２７を介して、当該信号変換機１１に送信する。信号変換機１１は、受信したデータに付加されている識別情報から、自ら宛のデータかどうかをチェックし、自ら宛であれば一時記憶メモリ１６にデータを取り込む。自ら宛のデータではない場合は、そのままデータを破棄する。

以上のように、本実施の形態においても、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、１台の操作端末２２から複数のプログラマブルコントローラ１８に接続して通信を行う場合に、接続対象以外のプログラマブルコントローラ１８に間違ったデータが送られないよう、各信号変換機１１は、事前に、固有の識別情報を操作端末２２に送っておき、操作端末２２がその識別情報を送信するデータに付加することによって、信号変換機１１は、その識別情報に基づいて、当該データが正しい自分宛のデータか否かを判断することができる。このようにして、データの通過の可否を判定して、通信を行うことにより、不正データによるプログラマブルコントローラ１８の誤動作や処理速度の低下を未然に防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係るプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機およびそれを用いたシステム全体の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る信号変換機の不揮発性メモリのデータを書き換える際の構成を示した説明図である。 この発明の実施の形態２に係るプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機およびそれを用いたシステム全体の構成を示す構成図である。

符号の説明

１１，１１−１，１１−２，１１−Ｎ 信号変換機、１２ 通信インタフェース、１３ 無線モジュール、１４ 中央演算装置（ＣＰＵ）、１５ 不揮発性メモリ、１６ 一時記憶メモリ、１７ アンテナ、１８，１８−１，１８−２，１８−Ｎ プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）、１９ 中央制御装置（ＣＰＵ）、２０ メモリ、２１，２１−１，２１−２，２１−Ｎ 被制御装置、２２ 操作端末、２３ タッチパネル、２４ ディスプレイ、２５ 中央演算装置（ＣＰＵ）、２６ メモリ、２７ 無線モジュール、２８ アンテナ、２９ 通信ケーブル、３０ データ書き換え用ツール。

Claims (3)

1. プログラマブルコントローラに接続され、前記プログラマブルコントローラのメンテナンスのためのデータを送信するためのメンテナンス用信号変換機であって、
   メンテナンスのための前記データのデータ構造のテンプレートを前記プログラマブルコントローラの各種別ごとに格納しているテンプレート格納手段と、
   外部に設置された操作端末から無線通信により送信されるメンテナンス指示信号を受信する指示信号受信手段と、
   前記メンテナンス指示信号を受信したときに、メンテナンスの対象となる前記プログラマブルコントローラの種別情報を、前記プログラマブルコントローラから取得する種別情報取得手段と、
   取得した前記種別情報に基づいて、前記テンプレート格納手段から、当該種別に対応している前記データ構造のテンプレートを読み出すテンプレート読出手段と、
   前記操作端末から無線通信により送信される前記メンテナンスのためのデータを受信するデータ受信手段と、
   受信した前記データのデータ構造と、前記テンプレート読出手段により読み出された前記テンプレートのデータ構造とを比較して、それらが一致した場合に、前記プログラマブルコントローラに受信した前記データを送信するデータ送信手段と
   を備えたことを特徴とするプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機。
2. 前記テンプレート格納手段に格納されている前記テンプレートの内容を書き換えるためのテンプレート書換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機。
3. 自機の固有識別情報を格納している固有識別情報格納手段をさらに備え、
   前記データ受信手段は、前記操作端末から無線通信により送信される前記メンテナンスのためのデータを受信するときに、当該データに付加されている前記固有識別情報を受信して、受信した前記固有識別情報に基づいて、自機宛に送信されてきたデータか否かを確認する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のプログラマブルコントローラのメンテナンス用信号変換機。

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