JP2015225484A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】容易にシステム復元をすることが可能なプログラマブルコントローラを提供する。【解決手段】この発明に係るプログラマブルコントローラ１００は、ＣＰＵ２１と、制御プログラムＰ１、Ｐ２をそれぞれ１つ格納する複数のメモリＡ、Ｂを備えたＣＰＵユニット２と、ＣＰＵユニット２と外部の被制御機器４との間でデータの入出力を行うＩ／Ｏユニット３とを有し、ＣＰＵユニット２は、複数のメモリＡ、Ｂの内のいずれか１つのメモリだけをＣＰＵ２１と接続するメモリ切替スイッチ２５と、複数のメモリＡ、Ｂ等の内のＣＰＵ２１に接続されたメモリに格納されている制御プログラムをＣＰＵ２１に接続されたメモリ以外のメモリにバックアップする、メモリ転送制御処理部２７と、メモリ転送制御処理部２７の処理を起動するメモリ転送スイッチ２６とを備えたものである。【選択図】図１

Description

この発明は、制御プログラムの改造工事時や制御プログラムのバージョンアップ時におけるシステム復元を容易にしたプログラマブルコントローラに関するものである。

従来のプログラマブルコントローラにおいては、装置を制御する制御プログラムを容易に変更可能とするために、制御プログラム格納用のメモリを複数個備え、ＣＰＵが実行する制御プログラムをスイッチにより選択可能としている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開昭５９−１００９０６号公報 特開昭５８−２２１４０５号公報 特開平７−２７１５６３号公報

プログラマブルコントローラ上で稼動している制御プログラムの改造が必要となるプラントの現地改造工事（機器の入れ替え、増設など）では、プラント機器の改造が段階的にある程度の期間を通して行われる。すなわち、プログラマブルコントローラの制御プログラムの改造も、機器の改造工事に合わせて段階的に、部分毎に行っていく。

そのような改造工事は、プラントの運用を継続しながら行わなければならないことが多く、例えば、日中にプラントの現場機器側に監視員を配置して、プラントの運用は監視員が現場の盤操作を手動で行うことで継続し、その間にプログラマブルコントローラによる機器制御を一時停止して制御プログラムの改造をし、改造した制御プログラムの試験を実施する。

改造した制御プログラムの試験が複数日にまたがる場合などは、夜間には改造前の状態にプログラマブルコントローラの制御プログラムを戻し、改造前のプログラマブルコントローラの制御プログラムでプラントの自動制御を行うなど、改造後の制御プログラムを使用してテストしたり、改造前の制御プログラムに戻して通常のプラント制御をしたりを繰り返す場合が多い。

また、システムプログラムなど、プログラマブルコントローラとしての標準機能を司る制御プログラムを機能アップのためにバージョンアップする場合がある。そのバージョンアップの際に何らかの問題が発生した場合は、元のシステムプログラムにシステムを復元しなければならない。

このシステム復元をするために、制御プログラムの改造前に、プログラマブルコントローラで動作している制御プログラムのバックアップ作業を行わなければならず、そのためにはエンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続し、動作している制御プログラムをダウンロードしてパソコン上に保存管理し、システム復元が必要となった場合は、パソコン上に保存管理されている過去の複数の制御プログラムの中から適切な制御プログラムを選択して、プログラマブルコントローラにダウンロードしなければならない。この場合、確認や機器の接続に時間を要し、また、システムの入れ替えに際し作業ミスを起こしやすいという課題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、プログラマブルコントローラで動作している制御プログラムのバックアップ作業を、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続して、ダウンロード作業や保存管理作業をしなくても良いようにし、また、制御プログラムを制御プログラム改造前の状態に戻す時に、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続しなくても、容易に改造前の制御プログラムにシステム復元をすることを可能としたプログラマブルコントローラを得ることを目的とする。

この発明に係るプログラマブルコントローラは、
ＣＰＵと、前記ＣＰＵが使用する制御プログラムをそれぞれ１つ格納する複数のメモリを備えたＣＰＵユニットと、
前記ＣＰＵユニットと外部の被制御機器との間でデータの入出力を行うＩ／Ｏユニットとを有し、
前記ＣＰＵユニットは、
複数の前記メモリの内のいずれか１つの前記メモリだけを前記ＣＰＵと接続するメモリ切替スイッチと、
複数の前記メモリの内の前記ＣＰＵに接続された前記メモリに格納されている前記制御プログラムを前記ＣＰＵに接続された前記メモリ以外の前記メモリにバックアップする、メモリ転送制御処理部と、
前記メモリ転送制御処理部の処理を起動するメモリ転送スイッチとを備えたものである。

この発明に係るプログラマブルコントローラは、ＣＰＵユニットは、複数のメモリの内のいずれか１つのメモリだけをＣＰＵと接続するメモリ切替スイッチと、複数のメモリの内のＣＰＵに接続されたメモリに格納されている制御プログラムをＣＰＵに接続されたメモリ以外のメモリにバックアップする、メモリ転送制御処理部と、メモリ転送制御処理部の処理を起動するメモリ転送スイッチとを備えたものなので、プログラマブルコントローラが設置されている現場での制御プログラム改造前に、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続しダウンロード作業や保存管理作業をしなくても、容易に現在動作中の制御プログラムのバックアップを実現できる。

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ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るメモリ転送制御処理部の動作を示すフローチャートである。 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ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係るプログラマブルコントローラのブロック図である。 この発明の実施の形態４に係るプログラマブルコントローラのブロック図である。 この発明の実施の形態４に係るメモリ転送制御処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５に係るプログラマブルコントローラのブロック図である。 この発明の実施の形態６に係るプログラマブルコントローラのブロック図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係るプログラマブルコントローラを、図を用いて説明する。
図１は、プログラマブルコントローラ１００（以下、コントローラ１００という）のブロック図である。
コントローラ１００は、ＣＰＵユニット２とＩ／Ｏユニット３を備え、Ｉ／Ｏユニット３より被制御機器４に対してデータを出力したり、被制御機器４からのデータを入力したりすることによって被制御機器４の監視制御を行う。

ＣＰＵユニット２は、ＣＰＵ２１と実行プログラムが格納されるプログラムキャッシュメモリ２２（以下、単にキャッシュメモリ２２という）と、制御プログラム格納用の第一メモリＡと制御プログラム格納用の第二メモリＢと、第一メモリＡと第二メモリＢに格納された制御プログラムのうち、いずれの制御プログラムでＣＰＵ２１を動作させるかを作業者が選択するメモリ切替スイッチ２５と、第一メモリＡと第二メモリＢの間で制御プログラムのバックアップを行いたいときに作業者が操作するメモリ転送スイッチ２６と、メモリ転送スイッチ２６がＯＮされたときに第一メモリＡと第二メモリＢの間での制御プログラムのバックアップ（メモリ間コピー）を制御するメモリ転送制御処理部２７とを備える。

次に、コントローラ１００の動作について説明する。上述のようにコントローラ１００の制御プログラムは、第一メモリＡと第二メモリＢに別々に格納可能であり、メモリ切替スイッチ２５によりどちらの制御プログラムを使用して被制御機器４に対する制御を実行するかを選択することができる。

選択された側の制御プログラムは、コントローラ１００をシステム立ち上げする時にキャッシュメモリ２２に転送され、ＣＰＵ２１は、キャッシュメモリ２２上の制御プログラムを解読しながら、Ｉ／Ｏユニット３を介して被制御機器４との信号の授受を実現する。

図２は、メモリ転送制御処理部２７の動作を示すフローチャートである。
図２に示すように、メモリ転送制御処理部２７は、メモリ転送スイッチ２６の状態を常に監視している（ＳＴ１００、ＳＴ１１０）。メモリ転送スイッチ２６のＯＮ（ＳＴ１１０）状態を検出することによりメモリ転送処理を開始する。メモリ転送制御処理部２７は、まずメモリ切替スイッチ２５の状態を参照する（ＳＴ１２０）。

例えば、図１に示すようにメモリ切替スイッチ２５が、第一メモリＡ側を選択している場合は、第一メモリＡから第二メモリＢへ、第一メモリＡに格納されている制御プログラムＰ１をバックアップする（ＳＴ１３０）。反対にメモリ切替スイッチ２５が第二メモリＢ側を選択している場合は、第二メモリＢから第一メモリＡへ、第二メモリＢに格納されている制御プログラムＰ２をバックアップする（ＳＴ１４０）。

本発明の実施の形態１に係るプログラマブルコントローラ１００によれば、メモリ転送スイッチ２６とメモリ転送制御処理部２７を設けて、第一メモリＡと第二メモリＢの間で制御プログラムのバックアップを実現することにより、プログラマブルコントローラが設置されている現場での制御プログラム改造前に、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続しダウンロード作業や保存管理作業をしなくても、容易に現在動作中の制御プログラムのバックアップを実現できる。

また、制御プログラムのバックアップ完了後に、その時にメモリ切替スイッチ２５で選択している第一メモリＡ又は第二メモリＢ上の制御プログラムを改造するが、メモリ切替スイッチ２５を設けたことにより、制御プログラムを改造する前のシステム状態に復元したい場合は、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンをプログラマブルコントローラに接続しなくても、メモリ切替スイッチ２５の選択先を変更してシステムを再立ち上げするだけで制御プログラムの復元を容易に実現できる。

なお、改造後の制御プログラムも他方のプログラム格納メモリ（第一メモリＡ又は第二メモリＢ）上に残るので、前述のように昼間に改造した制御プログラムで試験をし、夜間に制御プログラムを切り替えて改造前の制御プログラムによるコントローラ１００での自動制御を続行することができる。また、本実施の形態では、制御プログラム格納用のメモリとして、第一メモリと第二メモリを使用する例を示したが、３つ以上のメモリを使用しても良い。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係るプログラマブルコントローラを、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
実施の形態１では、メモリ転送スイッチ２６とメモリ転送制御処理部２７により第一メモリＡと第二メモリＢとの間で制御プログラムをバックアップする場合について述べた。
ところで、メモリ転送スイッチ２６をＯＮしたときにバックアップが正常に行えているか否かを確認する手段があれば、作業者はより安心して作業を行うことができる。そこで、本実施の形態では、バックアップ作業の完了を確認できる手段を追加している。

図３は、プログラマブルコントローラ２００（以下、コントローラ２００という）のブロック図である。
図に示すように、本実施の形態では、コントローラ２００のＣＰＵユニット２０２にメモリ転送制御処理部２２７に接続されたメモリ照合処理部２８を設けている。そして、メモリ間のバックアップの終了を検出したメモリ照合処理部２８は、第一メモリＡに格納された制御プログラムＰ１と、第二メモリＢに格納された制御プログラムＰ２とが同一であるか否かを確認する。

また、バックアップの完了を表示するＬＥＤ２９（照合結果表示部）を設け、第一メモリＡに格納されている制御プログラムＰ１と第二メモリＢに格納されている制御プログラムＰ２とが同一である場合は、ＬＥＤ２９を点灯させる。それぞれの制御プログラムＰ１、Ｐ２が同一でない場合は、ＬＥＤ２９を点灯させない。

このように、本発明の実施の形態２に係るプログラマブルコントローラ２００によれば、作業者はバックアップが正常に行えているかを目視で確認することができ、より安心して制御プログラムの改造作業に着手できる。

実施の形態３．
以下、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、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
実施の形態１では、メモリ転送スイッチ２６とメモリ転送制御処理部２７により第一メモリＡと第二メモリＢの間で制御プログラムをバックアップする場合について述べたが、例えば、プログラマブルコントローラが設置されている現場から、制御プログラムの開発拠点にバックアップした制御プログラムを持ち帰る場合は、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンを、プログラマブルコントローラに接続して制御プログラムをダウンロードして保存し、ＣＤ−ＲやＵＳＢメモリなどの媒体に制御プログラムファイルを転送してから持ち帰らなければならない。

そこで、本実施の形態では、ＣＰＵユニットの第一メモリ、第二メモリを脱着可能な可搬型のメモリとして作業性の向上を図っている。
図４は、プログラマブルコントローラ３００（以下、コントローラ３００という）のブロック図である。
図に示すように、ＣＰＵユニット３０２に可搬型の第一メモリ３Ａ装着用のソケットＡＳと、可搬型の第二メモリ３Ｂ装着用のソケットＢＳを設け、第一メモリ３Ａと第二メモリ３Ｂを着脱可能とする構成にした。

本発明の実施の形態３に係るプログラマブルコントローラ３００によれば、作業者はエンジニアリングツールをインストールしたパソコンを、プログラマブルコントローラに接続して制御プログラムをダウンロードして保存し、ＣＤ−ＲやＵＳＢメモリなどの媒体に制御プログラムを転送しなくても、可搬型の制御プログラム格納用の第一メモリ３Ａと第二メモリ３Ｂを取り外して、プログラム開発拠点にバックアップした制御プログラムを持ち帰ることができ、コントローラ３００に対する設置現場での作業時間を短縮できる。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係るプログラマブルコントローラを、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
実施の形態１では、メモリ転送スイッチ２６をＯＮした場合に、メモリ転送制御処理部２７により第一メモリＡと第二メモリＢの間で制御プログラムをバックアップする場合について述べたが、作業者がメモリ転送スイッチ２６を操作した場合のみしか、制御プログラムをバックアップすることができなかった。

制御プログラムを改造して、しばらくの期間、その制御プログラムでの運用で問題が発生しないか試験運用をするような場合などは、その試運転期間が終了した後、正式運用開始前に、改造後の制御プログラムのバックアップをプログラマブルコントローラ内で行いたい場合がある。この場合、作業者がメモリ転送スイッチ２６を試験運用期間が終了した後にＯＮにする必要がある。

そこで、本実施の形態では、このバックアップを自動で行う構成を設けている。
図５は、プログラマブルコントローラ４００のブロック図である。
図６は、メモリ転送制御処理部４２７の動作を示すフローチャートである。
図５に示すように、ＣＰＵユニット４０２には、ＣＰＵ２１の動作時間をカウントするタイマ２３を設けている。
例えば、１０日間後にタイマ２３がタイムアップ信号を出力するようにセットする。

図６に示すように、まず、メモリ転送制御処理部４２７は、メモリ転送スイッチ２６がＯＮ状態となったか否かをチェックする（ＳＴ１１０）。メモリ転送スイッチ２６のＯＮ（立ち上がり）状態を検出すれば、実施の形態１と同様に、ＳＴ１２０以下のメモリ転送処理を開始する。すなわち、メモリ転送制御処理部４２７は、まずメモリ切替スイッチ２５の状態を参照する（ＳＴ１２０）。

メモリ切替スイッチ２５が、第一メモリＡ側を選択している場合は、第一メモリＡから第二メモリＢへ、第一メモリＡに格納されている制御プログラムＰ１をバックアップする（ＳＴ１３０）。メモリ切替スイッチ２５が第二メモリＢ側を選択している場合は、第二メモリＢから第一メモリＡへ、第二メモリＢに格納されている制御プログラムＰ２をバックアップする（ＳＴ１４０）。

ＳＴ１１０でメモリ転送スイッチ２６がＯＮ状態でない場合、メモリ転送制御処理部４２７は、タイマ２３がタイムアップしているか否かをチェックする（ＳＴ１１５）。タイマ２３がタイムアップしていない場合は（ＳＴ１１５−ＮＯ）、スタートに戻って以上の監視を繰り返す。

ＳＴ１１５において、タイマ２３がタイムアップしている場合は、ＳＴ１２０に進み、上述と同じ手順で第一メモリＡ又は第二メモリＢの制御プログラムＰ１又はＰ２を他方のメモリにバックアップする。

本発明の実施の形態４に係るプログラマブルコントローラ４００によれば、作業員が手動でメモリ転送スイッチ２６を操作しなくても、制御プログラムを改造後、一定の様子見期間が問題なく過ぎれば、メモリ転送制御処理部４２７により自動的に制御プログラムのバックアップを行うことができ、作業員の派遣の手間を減らすことができる。

実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係るプログラマブルコントローラを、実施の形態３と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
実施の形態３では、コントローラ３００の設置場所からプログラム開発拠点にバックアップした制御プログラムを、エンジニアリングツールをインストールしたパソコンを用いなくても持ち帰れるように、ソケットＡＳとソケットＢＳを設け、可搬型のプログラム格納用の第一メモリ３Ａと、可搬型のプログラム格納用の第二メモリ３Ｂを装着可能とする構成について述べた。

ところで、例えば、実施の形態３のコントローラ３００で、メモリ切替スイッチ２５により第一メモリ３Ａ装着用のソケットＡＳ側を選択している状態で、可搬型のプログラム格納用の第一メモリ３Ａを取り外して持ち帰った場合、その後、プログラマブルコントローラ３００を再立ち上げした場合、メモリ切替スイッチ２５で選択されている側の第一メモリ３Ａがないため、制御プログラムをキャッシュメモリ２２に転送することができず、システムを正常に立ち上げられなくなる。

そこで、本実施の形態では、作業者の誤操作を防止する構成をＣＰＵユニット内に設けている。
図７は、プログラマブルコントローラ５００（以下、コントローラ５００という）のブロック図である。
メモリ切替スイッチ５２５は、これに連動してＬＥＤ−Ａ、Ｂ（脱着可否表示部）を点灯、消灯させるＬＥＤ制御機能５２５ａを備えている。ＬＥＤ制御機能５２５ａは、メモリ切替スイッチ５２５が、ソケットＡＳ側を選択している場合は、可搬型の第一メモリ３Ａの着脱禁止を示す、例えば赤色でＬＥＤ−Ａを点灯し、可搬型の第二メモリ３Ｂ用のＬＥＤ−Ｂは緑色で点灯する。反対に、メモリ切替スイッチ５２５が、ソケットＢＳ側を選択している場合は、可搬型の第二メモリ３Ｂの着脱禁止を示す、例えば赤色でＬＥＤ−Ｂを点灯し、可搬型の第一メモリ３Ａ用のＬＥＤ−Ａは緑色で点灯する。ここでは、ＬＥＤの色を赤、緑に変更していずれも点灯したが、一色で点灯、消灯として、それぞれに禁止、許可の意味付けをしてもよい。

また、第一メモリ３Ａ、第二メモリ３Ｂのいずれかが、作業者によりコントローラ５００から取り外されている場合は、切替スイッチ操作禁止ＬＥＤ−Ｃ（メモリ切替禁止表示部）を点灯するように構成している。

本発明の実施の形態５に係るプログラマブルコントローラ５００によれば、メモリ切替スイッチ５２５によって選択されている側の、可搬型のプログラム格納用の第一メモリ３Ａ又は第二メモリ３Ｂのいずれが、脱着を禁止されているか否かをＬＥＤ−Ａ、ＬＥＤ−Ｂ、ＬＥＤ−Ｃの、点灯、消灯、色状態を元に判別できるので、作業者が各ＬＥＤの状態を見て作業することにより作業ミスを防止でき、より安全に制御プログラムの改造作業をすることができる。

実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６に係るプログラマブルコントローラを、実施の形態４と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
実施の形態４では、ＣＰＵ２１の動作時間をカウントするタイマ２３を用いて、あらかじめ設定した期間中、問題なくＣＰＵ２１が継続動作した場合に、自動的に動作中の制御プログラムをバックアップする構成について述べた。しかし、作業者が自動的に実施されるバックアップを意図していない状態においては、誤って、消してはいけない制御プログラムの一方に、バックアップした制御プログラムが上書きされてしまう恐れがある。

そこで、本実施の形態では、第一メモリＡ、第二メモリＢの内容の誤消去を防止する構成を追加している。
図８は、プログラマブルコントローラ６００のブロック図である。
図８に示すように、作業者が自動バックアップを意図しない状態でＣＰＵ２１の動作時間をカウントするタイマ２３が動作している場合に、自動バックアップまでのカウントダウンをしていることが一目で分かるように、ＣＰＵユニット６０２にタイマカウント値表示部２３ｂを設けて、作業員にバックアップまでの時間がわかるようにている。

本発明の実施の形態６に係るプログラマブルコントローラ６００によれば、意図せずバックアップがなされる設定になっている場合でも、作業員が容易にその事実に気づくことができて、作業ミスを防止できる。また、いつ自動的にバックアップされるのかを視覚的に確認できるので、必要に応じてタイマ２３の再設定をすることもでき、コントローラの設置場所での作業を支援することができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，２００，３００，４００，５００，６００ プログラマブルコントローラ、
２，２０２，３０２，４０２，６０２ ＣＰＵユニット、
２２ プログラムキャッシュメモリ、２３ タイマ、２３ｂ タイマカウント値表示部、２５ メモリ切替スイッチ、２６ メモリ転送スイッチ、２７ メモリ転送制御処理部、２８ メモリ照合処理部、ＡＳ，ＢＳ ソケット、Ｐ１，Ｐ２ 制御プログラム、
３ Ｉ／Ｏユニット、Ａ，３Ａ 第一メモリ、Ｂ，３Ｂ 第二メモリ、４ 被制御機器。

Claims (8)

1. ＣＰＵと、前記ＣＰＵが使用する制御プログラムをそれぞれ１つ格納する複数のメモリを備えたＣＰＵユニットと、
   前記ＣＰＵユニットと外部の被制御機器との間でデータの入出力を行うＩ／Ｏユニットとを有し、
   前記ＣＰＵユニットは、
   複数の前記メモリの内のいずれか１つの前記メモリだけを前記ＣＰＵと接続するメモリ切替スイッチと、
   複数の前記メモリの内の前記ＣＰＵに接続された前記メモリに格納されている前記制御プログラムを前記ＣＰＵに接続された前記メモリ以外の前記メモリにバックアップする、メモリ転送制御処理部と、
   前記メモリ転送制御処理部の処理を起動するメモリ転送スイッチとを備えたプログラマブルコントローラ。
2. 前記ＣＰＵユニットは、前記メモリ転送制御処理部による前記メモリ間の前記制御プログラムのバックアップが、正常に行われたか否かを照合するメモリ照合処理部を備えた請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。
3. 前記ＣＰＵユニットは、前記メモリ照合処理部が行った処理結果の内容を表示する照合結果表示部を備えた請求項２に記載のプログラマブルコントローラ。
4. 前記メモリは、着脱可能な可搬型のメモリである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプログラマブルコントローラ。
5. 前記ＣＰＵユニットは、可搬型の前記メモリの着脱の禁止、許可を表示する脱着可否表示部を備える請求項４に記載のプログラマブルコントローラ。
6. 前記ＣＰＵユニットは、切替先の前記メモリが取り外されているために、前記メモリ切替スイッチの操作を禁止することを表示するメモリ切替禁止表示部を備える請求項４又は請求項５に記載のプログラマブルコントローラ。
7. 前記ＣＰＵユニットは、所定の時間後にタイムアップ信号を発信するタイマを備え、
   前記メモリ転送制御処理部は、前記タイムアップ信号を受信したときに起動する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプログラマブルコントローラ。
8. 前記ＣＰＵユニットは、前記タイマのカウント値を表示するタイマ表示部を備える請求項７に記載のプログラマブルコントローラ。

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