JP2008299583A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】出力仕様における定格電流をユーザが任意にフレキシビリティーに決めることができるようにする。
【解決手段】外部出力配線を接続する複数の出力点を備えたプログラマブルコントローラにおいて、ユーザの選択操作により上記複数の出力点のうちの１つないしは複数の出力点を使用しない場合には、全出力点個々の定格電流を合計した電流を残りの出力点の定格電流に割り当てることを可能とした構成。
【選択図】図３

Description

本発明は、プログラマブルコントローラが備える外部出力配線を接続する出力点の使用に関するものである。

生産工場等に設置されるファクトリーオートメーション（ＦＡ）の制御装置として、プログラマブルコントローラが用いられている。このプログラマブルコントローラには、複数のモジュールからなるビルディングブロックタイプがある。この複数のモジュールとしては、電源モジュール、ＣＰＵモジュール、入力モジュール、出力モジュール、通信モジュール等がある。ＣＰＵモジュールは、内部にＣＰＵ、Ｉ／Ｏメモリ、プログラムメモリ等を有し、このＣＰＵは、入力モジュールで入力した信号をＩ／Ｏメモリに取り込むＩＮリフレッシュ処理を行い、プログラムメモリ内のシーケンスプログラムに基づき演算実行し、その演算実行結果をＩ／Ｏメモリに書き込んで出力モジュールに送り出すＯＵＴリフレッシュ処理を行い、その後、通信モジュールを介して通信ネットワーク上の他のＰＬＣとデータ送受信を行ったり、ＣＰＵモジュールに備えられた通信ポートを介して外部のＰＣ等とデータ送受信などを行ったりする周辺処理を行う一連の処理をサイクリックに繰り返す（例えば特許文献１参照）。入力モジュールにはセンサ等の入力機器が、出力モジュールにはアクチュエータ等の外部機器が接続される。センサ等の入力機器は制御装置の状態をセンシングしその情報を入力モジュールに入力し、アクチュエータ等の外部機器は出力モジュールからの出力に応答して制御装置を駆動する。

以上のプログラマブルコントローラにおける出力モジュールは外部機器を接続する出力点を有する。例えば出力モジュールでは１個の機器側の電源供給点と８個の機器側電源出力点とを有する。これら機器側電源供給点に電源が接続されると共に、機器側電源出力点それぞれにはユーザ側の外部機器が接続される。機器側電源出力点の電源は、それぞれの外部機器に共通に接続される。これら各外部機器は交流電源および直流電源から電源供給により動作できるものであり、その動作はシーケンスプログラムに従う出力モジュール内部の接点のオンオフにより制御されるようになっている。

このような出力点は最大電流が定格で定められており、１つの出力点の最大電流が例えば０．５Ａとすると、この０．５Ａを超えた電流で外部機器を使用しようとしても、内部温度上昇等で温度ディレーティング等が働いて電流が０．５Ａにダウン制限されてしまうようになっている。

そのため最大電流を大きくして負荷の大きい外部機器を出力モジュールに接続して使用したい場合では、最大電流の定格がより大きい仕様の出力モジュールを別途に準備せざるを得ないが、このように別途の出力モジュールを準備するにはコストがかかる上にユーザにとっても使い勝手が悪かった。またビルディングブロックタイプではない一体型のプログラマブルコントローラではプログラマブルコントローラ全体を別途のものに交換する必要がありコストがかかりユーザには不都合であった。

なお、特許文献２にはオン、オフが制御され、互いに並列に接続された複数の負荷と、該複数の負荷を駆動する複数の出力回路と、該出力回路に設けられ、該負荷を流れる電流を予め定められた電流値に制限する電流制限回路とを備え、一つの出力回路あたりの最大電流を超えた負荷電流が必要な負荷を、複数の出力回路の出力を並列接続することにより、直接駆動することを特徴とするプログラマブルコントローラが提供されている。
特開２００５−２５９０７９号公報 特開２００３−１１４７０５号公報

本発明により解決すべき課題は、定格電流をユーザがフレキシブル（融通性）に決めることができるようにすることである。

本発明によるプログラマブルコントローラは、外部出力配線を接続する複数の出力点を備えたプログラマブルコントローラにおいて、ユーザの選択操作により上記複数の出力点のうちの１つないしは複数の出力点を使用しない場合には、全出力点個々の定格電流を合計した電流を残りの出力点の定格電流に割り当てることを可能としたことを特徴とするものである。

本発明のプログラマブルコントローラは、ＣＰＵモジュール、電源モジュール、入出力モジュール、通信モジュール等の機能ごとに各種モジュールに分離されたビルディングブロックタイプに限定されず、モジュール毎ではなく上記機能を備えた一体タイプにも適用することができる。

本発明では、出力点の定格電流を現在のそれよりも大きくする場合、例えば、現在の出力点の点数（ビット数）が８ビットであり、それぞれの出力点の定格電流が例えば０．５Ａである場合、合計定格電流は４Ａであり、出力点の定格電流を１．０Ａにするには、使用しない出力点のビット数を４ビットとし、残り出力点のビット数を４ビットとすると、残り出力点個々の定格電流は４Ａ／４ビット＝１Ａとなる。これによって出力点の定格電流を１Ａとしても合計定格電流は４Ａと同一になるのでディレーティング等が働かない。そのため定格電流を大きくして負荷の大きい外部機器を接続して使用することができるようになる。

本発明では、負荷電流が大きい負荷である外部機器を接続することができ、従来とは異なって固定化された定格電流に合わせて外部機器を接続したり、あるいは、定格電流が大きいプログラマブルコントローラを準備したりする必要がなくなり、１台のプログラマブルコントローラで各種大きさの負荷である外部機器を接続可能となり、使いやすく、また、外部機器に合わせて複数台のプログラマブルコントローラを準備するコストも削減することができるようになる。

好ましい態様の１つは、複数の出力点個々の定格電流を使用する出力点のビット数増減にかかわらず固定化する定格電流固定モードと、ユーザの選択操作により上記複数の出力点のうちの１つないしは複数の出力点が使用されない場合、全出力点個々の定格電流を合計した電流を残りの出力点の定格電流に割り当てることにより定格電流をフレキシブル化する定格電流フレキシブルモードとを有することである。

この態様では定格電流固定モードでは定格電流が一定の固定値であるが、ユーザ操作により定格電流フレキシブルモードとされると、ビット数を少なくするに伴い定格電流を増大させることができ、使い易いプログラマブルコントローラを得ることができる。

好ましい態様の１つは、上記出力点の定格電流に関する情報を表示可能とすることである。

この態様ではユーザは定格電流固定モードでも定格電流フレキシブルモードでも出力点の定格電流に関する情報を上記表示から確認することができて、使い易いプログラマブルコントローラを得ることができる。例えば、定格電流フレキシブルモードでビット数に対応した定格電流の情報を確認し、その情報に対応した外部機器を出力点に接続することができ、また、定格電流を超えた外部機器が接続された場合では、例えばＬＥＤを点滅表示したりすることにより使用しない出力点のビット数をさらに少なくしたりして、外部機器を接続可能とすることができる。また、使用することが可能な出力点をＬＥＤで常時点灯あるいは色発光表示したり、使用することができない出力点をＬＥＤで点滅表示あるいは異なる色で発光表示したりして外部機器をより容易に接続することができるようになる。

本発明のプログラマブルコントローラによれば、内部温度上昇等で温度ディレーティング等が働くことなく出力仕様における定格電流をユーザが任意にフレキシブルに決めることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラを説明する。実施の形態のプログラマブルコントローラは、ビルディングブロックタイプにも一体タイプにも適用することができる。ビルディングブロックタイプでは機能別にモジュール別とされており、例えば出力機能では出力モジュールとしこの出力モジュールとは別にＣＰＵモジュールを備える。ＣＰＵモジュールはＣＰＵ、システムプログラムやユーザプログラムであるシーケンスプログラムやその他のデータを格納するメモリ、等で構成し、このＣＰＵモジュールではシーケンスプログラムにより所要の演算を行い結果を出力モジュールに出力する。出力モジュールは、出力回路と、複数の出力点とを備える。ビルディングブロックタイプではない一体タイプでは機能別にモジュールされておらず、ＣＰＵモジュールや出力モジュールそれぞれの機能を内蔵している。

実施の形態のプログラマブルコントローラでは、いずれのタイプも含むものであり、実施の形態での説明はその出力周辺、ＣＰＵ周辺のみを示して説明することとする。また、実施の形態では、出力仕様は直流出力仕様、交流出力仕様のいずれも含むが、説明の理解のため交流出力仕様のみで説明する。

図１を参照して実施の形態のプログラマブルコントローラの出力モジュール１は、外部出力配線のために、２個の電源側出力点２ａ，２ｂと、所定数この例では１６個の機器側出力点３ａ，３ｂと、を備える。一方の電源側出力点２ａと８個の機器側出力点３ａとで１グループ、他方の電源側出力点２ｂと８個の機器側出力点３ｂとで他グループが構成される。したがって、実施の形態では全体の出力点３ａ，３ｂは１６ビット（出力点３ａ，３ｂの数）構成となる。電源側出力点２ａ，２ｂにはユーザ側の交流電源４ａ，４ｂが接続され、機器側出力点３ａ，３ｂにはユーザ側の外部機器（負荷）５ａ，５ｂが接続されている。交流電源４ａ，４ｂと各外部機器５ａ，５ｂとは共通に接続されている。電源側出力点２ａ，２ｂと機器側出力点３ａ，３ｂとは図１では図示略の出力回路によりシーケンス制御に従い電気的に短絡または開放されることにより、各外部機器５ａ，５ｂに交流電源４ａ，４ｂが印加または印加停止され、外部機器５ａ，５ｂがオンオフ駆動される。この外部機器５ａ，５ｂに対するオンオフ駆動は一体タイプでも同様であり、内蔵ＣＰＵにより上記演算が実行され、複数の機器側出力点３ａ，３ｂから演算結果に従いそれぞれの機器側出力点３ａ，３ｂに接続されている外部機器５ａ，５ｂをオンオフ動作する。

図２を参照して、電源側出力点２ａ，２ｂと機器側出力点３ａ，３ｂとが接続されるプログラマブルコントローラ内部の出力回路６の構成を概略説明すると、この出力回路６は、フォトカプラ７と、双方向サイリスタ８と、その他の素子を備え、フォトカプラ７における入力側である発光ダイオードが発光することによりフォトカプラ７における出力側が電気的に双方向に導通する。この導通により電源側出力点２ａ，２ｂと機器側出力点３ａ，３ｂとが内部で導通し、この導通により交流電源４ａ，４ｂが外部機器５ａ，５ｂに印加され、外部機器５ａ，５ｂが動作する（オン）。また、フォトカプラ７における発光ダイオードが消光すると、上記とは逆に外部機器５ａ，５ｂがオフする。この発光ダイオードの発光駆動、消光駆動は、プログラマブルコントローラにおけるシーケンスプログラムに従い行われるが、本実施の形態ではその詳細は略する。

図３にプログラマブルコントローラの内部ブロックを示す。図３で示すように、プログラマブルコントローラは、メモリ１１と、操作部１２と、モジュール画面部１３と、ＣＰＵ１４と、出力回路６と、出力点２ａ，３ａと、を有する。出力回路６は図解のため１つのブロックで示し、また、出力点２ｂ，３ｂもそれぞれ１つのブロックで示す。

メモリ１１は、ＣＰＵ１４の動作を実行するためのソフトウエアがダウンロードされており、また、ＣＰＵ１４がその動作を実行するうえで必要な各種情報が記憶することができる。メモリ１１には機器側出力点３ａ，３ｂに接続する外部機器のデータ例えば負荷電流等を記憶させることができる。

メモリ１１は、全出力点のビット数Ｍと全出力点が使用される定格電流固定モードのときの各出力点個々の定格電流Ｉｍ０と、演算式Ｉｍ０＋（Ｍ−Ｎ）×Ｉｍ０／Ｎ＝（Ｍ×Ｉｍ０）／Ｎ＝Ｉｍ１とを記憶している。ここで、Ｍ×Ｉｍ０は定格電流固定モードで全出力点使用時（ビット数Ｍ）に出力点個々の定格電流Ｉｍ０を合計した電流である。この演算式で上記Ｎは定格電流フレキシブルモードでユーザ操作により指定された、使用する出力点のビット数であり、Ｉｍ１は定格電流フレキシブルモードのときの各出力点個々の定格電流である。

操作部１２は、ユーザ操作されるものであり、定格電流固定モード操作、定格電流フレキシブルモード操作、使用ビット数操作等の各種操作を行うことができる。

モジュール画面部１３は、使用する動作可能な出力点を画面上に表示するものであり、このモジュール画面部１３は例えば出力モジュール１自体に搭載ないし別途構成の表示モジュールが備える表示画面で構成することができる。モジュール画面部１３は特に必須となるものではないが、ユーザが動作可能な出力点を容易に確認することができる。

ＣＰＵ１４は、出力モード設定手段１４ａと、演算手段１４ｂと、制御手段１４ｃとを有する。

出力モード設定手段１４ａは、ユーザによる操作部１２の操作を受け付けて当該プログラマブルコントローラを定格電流固定モードに設定したり定格電流フレキシブルモードに設定したりする。

演算手段１４ｂは、定格電流フレキシブルモード下で操作部１２から使用する出力点のビット数Ｎが指定されたときに、メモリ１１に記憶されている演算式（Ｍ×Ｉｍ０）／Ｎ＝Ｉｍ１に従い出力点個々の定格電流Ｉｍ１を演算する。この演算では、例えば、全出力点のビット数Ｍを１６、定格電流固定モードでの出力点個々の定格電流Ｉｍ０を０．５Ａ、定格電流フレキシブルモードで使用する出力点のビット数Ｎを例えば１０とすると、定格電流フレキシブルモードでの出力点個々の定格電流Ｉｍ１は演算式（１６×０．５）／１０により０．８Ａであり、同様に定格電流フレキシブルモードで使用する出力点のビット数Ｎを例えば８とすると、定格電流フレキシブルモードでの出力点個々の定格電流Ｉｍ１は演算式（１６×０．５）／８により１Ａであり、同様に定格電流フレキシブルモードで使用する出力点のビット数Ｎを例えば４とすると、定格電流フレキシブルモードでの出力点個々の定格電流Ｉｍ１は演算式（１６×０．５）／４により２Ａであり、同様に定格電流フレキシブルモードで使用する出力点のビット数Ｎを例えば１とすると、定格電流フレキシブルモードでの出力点個々の定格電流Ｉｍ１は演算式（１６×０．５）／１により８Ａである。この場合、使用する出力点のビット数に関係して個々の出力点それぞれの定格電流は相違しても、個々の出力点それぞれの定格電流合計は、使用する出力点のビット数に関係なく、８Ａである。

制御手段１４ｃは、出力モード設定手段１４ａで設定されたモードをメモリ１１に記憶させる制御、演算手段１４ｂに対してメモリ１１から全出力点のビット数Ｍ、使用出力点のビット数Ｎ、定格電流固定モード時の各出力点の定格電流Ｉｍ０をそれぞれ読み出し制御する共に、出力回路６に対して使用出力点の定格電流をＩｍ０からＩｍ１に制御する。

制御手段１４ｃは、使用しない機器側出力点３ａ，３ｂに対応する出力回路６のフォトカプラ７の入力側発光ダイオードを駆動せず消光状態とし、使用する機器側出力点３ａ，３ｂに対応する出力回路６のフォトカプラ７の入力側発光ダイオードを発光側に駆動する。これにより、使用しない機器側出力点３ａ，３ｂに接続する外部機器５ａ，５ｂには電流は流れず駆動されない。一方、使用する機器側出力点３ａ，３ｂに接続する外部機器５ａ，５ｂは上記演算に対応する定格電流で駆動させることができる。

制御手段１４ｃは、使用しない機器側出力点３ａ，３ｂに対応してモジュール画面部１３にその機器側出力点３ａ，３ｂに対応する状態を表示制御する。図４を参照して後述するが、例えば、モジュール画面部１３には１６ビット分の機器側出力点３ａ，３ｂに対応する数で所定形状ないしパターンの発光領域を有し、それぞれの発光領域に対して使用する機器側出力点３ａ，３ｂに対応する発光領域では発光させ、使用しない機器側出力点３ａ，３ｂに対応する発光領域では発光させない。この発光も赤色や青色等の各種色分けで表示したり、あるいは点滅発光させたりすることにより、使用する機器側出力点３ａ，３ｂと使用しない機器側出力点３ａ，３ｂとをユーザが容易に認識ないし確認することができるようにしてもよい。

また、使用する機器側出力点３ａ，３ｂに接続する外部機器５ａ，５ｂでも演算に対応する定格電流以上で駆動するか否かを図示略の電流計測手段で電流を計測し、定格電流以上であれば、適宜のＬＥＤを点滅駆動してユーザに知らせたり、あるいは、定格電流以下に制御するようにしてもよい。

図４にモジュール画面部１３の表示画面例を示す。まず、ユーザは、操作部を操作してプログラマブルコントローラの１６ビットの出力点のいずれかを使用禁止する制限モードに設定する操作を行うと共に、１６ビットの出力点のいずれの使用を禁止するかを操作入力する。このときの使用禁止ビット数は自動入力される。あるいは使用禁止ビット数の入力のみでもよいが、外部機器５ａ，５ｂが接続されている場合では、各外部機器５ａ，５ｂごとに対応して操作入力してもよい。

上記操作前の表示画面では図４（ａ）で示すように１６個のＬＥＤ１５が点灯している。点灯状態は黒潰しで示し、消灯状態は白抜きで示す。この点灯では１６ビットすべての出力点それぞれの定格電流が０．５Ａであり、１６ビットの出力点すべてが定格電流０．５Ａで使用される１６ビット出力モードを示す。上記操作後の表示画面では図４（ｂ）で示すように８個のＬＥＤ１５が点灯し、残り８個のＬＥＤ１５が消灯しており、使用する出力点個々の定格電流が１．０Ａとなっている８ビット出力モードを示す。

すなわち、実施の形態では、１６ビット出力モードも８ビット出力モードも全体の電流はいずれも同等であるので発熱量が同等となってディレーティング等が働かず負荷が大きい外部機器を接続使用することができるようになる。

図１は本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラにおける出力点周辺を示すブロック図である。 図２は出力回路の構成例を示す図である。 図３は実施の形態のプログラマブルコントローラの要部のブロック図である。 図４（ａ）は使用禁止モードでないときの出力点の使用可能状態を表示しているモジュール画面例を示す図、図４（ｂ）は、使用禁止モードであるときの出力点の使用可能状態を表示しているモジュール画面例を示す図である。

符号の説明

１ 出力モジュール
２ａ，２ｂ 電源側出力点
３ａ，３ｂ 機器側出力点
４ａ，４ｂ 交流電源
５ａ，５ｂ 外部機器（負荷）
６ 出力回路
１１ メモリ
１２ 操作部
１３ モジュール画面部
１４ ＣＰＵ

Claims (3)

1. 外部出力配線を接続する複数の出力点を備えたプログラマブルコントローラにおいて、ユーザの選択操作により上記複数の出力点のうちの１つないしは複数の出力点が使用されない場合、全出力点個々の定格電流を合計した電流を残りの出力点の定格電流に割り当てることを可能とした、ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 複数の出力点個々の定格電流を使用する出力点のビット数増減にかかわらず固定化する定格電流固定モードと、ユーザの選択操作により上記複数の出力点のうちの１つないしは複数の出力点が使用されない場合、全出力点個々の定格電流を合計した電流を残りの出力点の定格電流に割り当てることにより定格電流をフレキシブル化する定格電流フレキシブルモードとを有する、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。
3. 上記出力点の定格電流に関する情報を表示可能とした、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。

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