JP2020077150A - トレース装置及びプログラマブルコントローラ - Google Patents
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Abstract
Description
プログラマブルコントローラは、シーケンスプログラムに従って制御対象の制御を行っている。シーケンスプログラムは、例えば図2に例示されるようにラダー図の形式(「ラダープログラム」という)で表され、接点で信号状態の待ち合わせを示し、コイルにより負荷の駆動や信号の出力等を示すことができ、また、タイマ回路等による時間待ち処理をすることも可能である。
トレース機能には、トレースサンプリング周期があり、例えば、特許文献3には、トレース対象とする信号のトレースサンプリング周期に対応する任意の時刻にカーソルを合わせると、そのサンプリング周期(時刻)に対応するラダー図を表示する機能が提供されている。
このように、複雑なラダープログラムにおいて、例えば、トレース対象のコイルが存在するネット中の参照される接点の信号の状態が、当該ネットが実行された後に別のネットにおいて更新された(書込まれた)場合、トレースサンプリング周期(ラダープログラムの実行周期)時の信号の状態に基づいて当該ネットの信号の状態をラダー図に表示すると、例示したラダープログラムのように矛盾を生じる可能性がある。
そうすると、ユーザは、信号の変化とラダーの実行順序の関係を把握することが必要となる。しかしながら、複雑なラダープログラムにおいて、信号の変化とラダーの実行順序の関係を把握することはユーザにとって困難である。
しかしながら、特許文献3には、前述した課題とその対策については、記載も示唆もなく、複雑なラダープログラムにおいて、トレースサンプリング周期に対応するトレース対象のネットのラダー図を表示した場合、例示したラダープログラムと同様に矛盾が生じる可能性がある。
まず、本発明の1つの実施形態の概略を説明する。本実施形態は、ラダープログラムに基づいて信号の入出力を行うPLCに通信可能に接続されたトレース装置100であって、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれる接点の信号の状態(参照される信号)が当該ラダー回路の実行後に、後続の別のラダー回路により書き込まれた場合であっても、当該トレースサンプリング周期における当該ラダー回路のラダー図を表示するとき、当該接点の信号の状態(参照される信号)を当該サンプリング周期の1つ前の周期のトレース結果で補正することで、当該ラダー回路の実行直後の信号状態を表示することを可能としたトレース装置100に関する。以下の説明では、構成要素としてネットを例示する。特に断らない限り、本実施形態においては、構成要素はネットを指すものとする。
図1は、本実施形態の基本的構成の概略図及びトレース装置100の機能ブロック図である。
本実施形態の基本的構成として、図1に示すトレースシステム1000は、トレース装置100と、PLC(プログラマブルコントローラ)400とを備えている。
トレース装置100と、PLC400とは、例えば、接続インタフェースを介して、通信可能に接続されている。なお、トレース装置100と、PLC400とは、直接又はネットワークを介して接続されてもよい。なお、PLC400は、例えば数値制御装置(図示せず)に含まれてもよい。
PLC400は、ラダープログラム等のシーケンス制御プログラムを実行して、信号の入出力を行う装置である。PLC400は、ラダープログラムにしたがって各種制御や演算処理、通信処理を行うためのCPUやメモリ、通信部等を備えるが、これらの機能は、当業者にとって公知であり、説明及び図示を省略する。
トレース装置100は、PLC400で実行されるラダープログラムに含まれる構成要素(ネット)のうち、トレース対象とする構成要素が1つ以上設定されると、ラダープログラムの実行周期毎にトレース対象として設定された構成要素に係るラダー回路のラダー図を出力する。
図1に示すように、トレース装置100は、制御部110と、記憶部120と、入力部130と、表示部140と、通信インタフェース部150と、を備える。
制御部110は、例えばCPU(中央処理装置)であって、記憶部120に記憶されたトレース装置100を制御する各種のプログラムを実行することにより、トレース装置100を統括制御する。制御部110の機能の詳細については、後述する。
プログラム記憶部121は、例えば、上述した制御部110の各種機能を実行するプログラムを記憶する記憶領域である。
構成要素記憶部122は、入力部130を介してトレース対象として設定された構成要素を記憶する記憶領域である。
トレースデータ記憶部123は、取得したトレースデータを記憶する記憶領域である。
テーブル記憶部124は、ラダープログラムが実行された場合に、どのような順番でラダー回路が実行されていくかを示す実行順信号テーブル1241を記憶する記憶領域である。
表示部140は表示装置であり、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等により構成される。
なお、入力部130と表示部140とが一体になったタッチパネルや、表示器を備えてもよい。
通信インタフェース部150は、例えば、RS232C用コネクタ等の所定のコネクタによって構成され、PLC400との間で直接接続するための通信制御デバイスである。
制御部110(トレース制御機能部)は、任意のトレースサンプリング周期において、トレース対象とする信号の存在するネットのラダー図を表示するとき、当該ネットの実行直後の信号状態を表示することを可能とする。
このため、制御部110は、ラダープログラム解析部111と、トレース対象設定部112と、トレースデータ取得部113と、補正判定部114と、出力部115と、を備える。
ラダープログラム解析部111は、ラダープログラムにおけるラダー回路の並び順を解析し、ラダープログラムが実行された場合に、どのような順番(実行順)でラダー回路が実行されていくかを示す実行順信号テーブル1241を作成する。実行順信号テーブル1241は、テーブル記憶部124に記憶される。
図2にラダープログラムの一例を示す。図2に示すように、ラダープログラムは、一般に複数のプログラム(メインプログラムと、メインプログラム又はサブプログラムから呼び出される1以上のサブプログラム)を含む。各プログラムは、ラダー回路からなるネットを1つ以上含み、各ネットにはネット番号が付され、ネット番号の昇順に順次実行される。
ラダープログラム解析部111は、ラダープログラムを先頭から終端までラダー回路の実行順序にしたがって、各ネットを順次解析する。ラダープログラム解析部111は、各ネットに実行順序番号を付与して、当該ネットの位置情報、参照信号、及び更新信号を実行順信号テーブル1241に記録する。ここで、位置情報とは、そのネットが属するプログラム名称及びそのネットが属するプログラムにおけるネット位置(例えばネット番号)を含む情報である。なお、ラダープログラムが1つのプログラムで構成されている場合、プログラム名を含まなくてもよい。また、参照信号とは、前述したように、そのネットで参照される信号の名称、更新信号とは、そのネットで更新される信号の名称を意味する。
図3に、ラダープログラム解析部111により、図2に例示したラダープログラムを解析して作成される実行順信号テーブル1241の一例を示す。
図3を参照すると、例えば実行順序番号3において、信号Cを参照して信号Aが更新されている。その後、実行順序番号7において、信号Cが更新されていることがわかる。そうすると、このラダープログラムの実行周期に対応するトレースサンプリング周期で、実行順3に対応するネットのラダー図をそのまま表示した場合、信号Cと信号Aとが矛盾する可能性があることがわかる。
後述の補正判定部114は、実行順信号テーブル1241に基づいて、トレース対象の構成要素(ネット又はコイル)に係るラダー回路の実行される実行順序と、当該ラダー回路に含まれる参照される接点の信号の状態(すなわち参照信号)が更新される実行順序と、を参照することで、当該ラダー回路に含まれる接点の信号の状態(参照信号)の補正要否を判定する。補正判定部114の詳細は後述する。
トレース対象設定部112は、PLC400で実行されるラダープログラムに含まれる構成要素のうち、トレース対象とする構成要素が、例えば、入力部130を介してユーザにより、1個以上指定される。ユーザは、構成要素として、1個以上指定してもよい。なお、構成要素としてのネットを指定する場合、当該ネットの位置情報を指定する。
トレース対象設定部112は、実行順信号テーブル1241を参照して、トレース対象として指定された構成要素(ネット)に係るラダー回路中の全ての参照される接点(参照信号)について、当該参照信号が書き込まれる(更新される)ネットについてもトレース対象とする。トレース対象設定部112は、以上のように設定された構成要素を、構成要素記憶部122に記憶させる。
なお、トレース対象設定部112は、トレース対象とする構成要素(ネット)を指定する替わりに、トレース対象とする構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれるコイル(すなわち更新される更新信号)を指定してもよい。その場合、トレース対象設定部112は、当該コイルの存在する構成要素(ネット)の位置情報を、例えば実行順信号テーブル1241を参照して特定してもよい。
トレースデータ取得部113は、トレースサンプリング周期毎にトレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれる接点(参照信号)及びコイル(更新信号)の信号の状態を示すトレースデータを、所定のサンプリング周期で取得する。トレースデータ取得部113は、例えば、PLC400からトレースデータを取得する。トレースデータ取得部113は、トレース対象として設定された各構成要素に含まれるすべての信号の状態(ON/OFF)をトレースサンプリング周期毎に取得する。トレースデータ取得部113は、トレースサンプリング周期毎に取得した各構成要素に含まれるすべての信号の状態をトレースサンプリング周期毎に、トレースデータ記憶部123に記憶する。
図2及び図3を参照すると、例えば、ユーザがプログラムP1のネット1番をトレース対象と指定した場合、トレース対象設定部112は、少なくともサブプログラムP1のネット1番で参照される信号Cを更新するサブプログラムP2のネット1番についてもトレースする。
また、図4Aを参照すると、例えば、ユーザがネットの位置情報(例えばネット100番)をトレース対象と指定した場合、トレース対象設定部112は、少なくともネット100番で参照される信号Aを更新するネット10番及びネット100番で参照される信号Bを更新するネット番号151についてもトレースする。
補正判定部114は、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路のラダー図を出力する場合に、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路の実行される実行順序と、当該ラダー回路に含まれる参照される接点の信号(参照信号)が更新される実行順序と、に基づいて、当該ラダー回路に含まれる参照される接点の信号(参照信号)の補正要否を判定する。
より具体的には、補正判定部114は、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれるすべての参照される接点の信号(参照信号)について、各接点(参照信号)が更新される(書き込まれる)ラダー回路の実行順序番号を実行順信号テーブル1241を参照して特定する。
図4Aを参照しながら、説明する。前述したように、図4Aは、トレース対象ネット100中の全ての参照される接点の信号(A,B)について、各接点の信号が書き込まれたネットの位置情報(ネット番号)と実行順序番号を抽出する一例を示す図である。
図4Aに示すように、ネット番号100をトレース対象ネットとした場合、接点A及び接点Bが参照信号である。接点Aの信号は、ネット番号10のネットにより更新され、接点Bの信号はネット番号151のネットにより更新される。
補正判定部114は、すべてのi(1≦i≦M)に対して、式1を満たす場合、補正不要と判定する。
N0> Ni (式1)
すなわち、補正判定部114は、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路が実行される前に、参照されるすべての接点の信号(参照信号)が更新されている場合、信号の関係に矛盾が生じないことから、補正不要と判定する。
これに対して、補正判定部114は、式2を満たすiが存在する場合、式2を満たす全てのiに対応するラダー回路により更新される(書き込まれる)接点の信号(参照信号)について、信号の関係に矛盾が生じる可能性があることから補正が必要と判定する。
N0< Ni (式2)
すなわち、補正判定部114は、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路が実行された後に、更新される(書き込まれる)当該ラダー回路に含まれる接点の信号(すなわち参照される信号)については、補正が必要と判定する。
図4Aで説明したように、接点Aの信号はトレース対象のネット(番号100)が実行される前に、ネット番号10のネットにより更新されることから、接点Aの信号は補正が不要と判定される。これに対して、接点Bの信号はトレース対象のネット(番号100)が実行された後に、ネット番号151のネットにより更新されることから、接点Bの信号は補正が必要と判定される。
出力部115は、トレースサンプリング周期(ラダープログラム実行周期)における、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれるすべての信号の状態を含むトレース結果を時系列で例えば表示部140に出力するようにしてもよい。以下、トレースサンプリング周期(ラダープログラム実行周期)の時系列で出力される表をトレースグラフという。
より具体的には、トレースグラフには、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に存在する参照される各接点の信号(参照信号)が更新される(書き込まれる)ラダー回路を含める。
図4Cは、図4Aに示すラダープログラムのネット番号100のネットをトレース対象としたときに、トレースサンプリング周期(ラダープログラム実行周期)の時系列(1周期目及び2周期目)で出力されたトレースグラフを示す一例である。
図4Cに記載のトレースグラフを参照すると、例えば、ユーザがネット100番をトレース対象に指定した場合、トレースグラフには、信号A、B、Cに加えて、信号Aを更新するネット10番に存在する信号X、信号Bを更新するネット番号151のネットに存在する信号Yを含める。
ここで、トレースサンプリング周期の指定は、例えば、表示部140がタッチパネルの場合、表示部140に出力されたトレースグラフ上の周期にカーソルを合わせることで、指定するようにしてもよい。また、入力部130を介してユーザにより周期番号を入力させるようにしてもよい。
出力部115は、ラダー図の出力に際して、補正判定部114により補正が必要と判定された、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路に含まれる参照される接点の信号(参照信号)については、当該接点の信号(参照信号)を1つ前の実行周期のトレース結果に基づいて補正したラダー図を出力する。
図4Dに補正前のラダー図を、図4Fに補正後のラダー図を示す。出力部115は、補正判定部114により、補正が必要と判定された場合、図4Fに示すように、信号Bの状態を1つ前の実行周期のトレース結果に基づいて補正したラダー図を出力する。
なお、以上の説明では、出力部115の出力するラダー図が1個の場合を例示したが、これに限られない。トレース対象の構成要素(ネット)が複数個指定された場合、各構成要素(ネット)に係るラダー回路のラダー図を出力する。
以上、本実施形態のトレースシステム1000の各機能部の実施形態をトレース装置100及びPLC400の構成に基づいて説明した。
ステップS11において、トレース装置100(トレース対象設定部112)は、トレース対象とするネットの位置情報を、例えば入力部130を介して取得する。
ステップS12において、トレース装置100(トレースデータ取得部113)は、PLCにラダープログラムを実行させることで、トレースサンプリング周期毎に、トレースデータを取得し、トレースデータ記憶部123に記憶する。
ステップS14において、トレース装置100(補正判定部114)は、実行順信号テーブル1241を参照して、トレース対象のネットに含まれる参照される全ての接点iの信号(参照信号)について、当該参照信号が書き込まれる(更新される)ネットの実行順序番号Li(1≦i≦M)を抽出する。
ステップS16において、トレース装置100(補正判定部114)は、i=1とする。
ステップS18において、トレース装置100(補正判定部114)は、第N周期の実行順序Liのネットのコイル信号を(N−1)周期のトレース結果で補正して、記憶部120に記憶する。
ステップS20において、トレース装置100(補正判定部114)は、i>Mか否かを判定する。i>Mの場合(Yesの場合)、ステップS21に移る。i≦Mの場合(Noの場合)、ステップS17に移る。
(具体例1)ラダー図を補正する必要がない場合
前述した図4A〜図4Fでは、トレース対象の構成要素(ネット)に係るラダー回路の実行順序番号にしたがって、補正の必要な場合の具体例を説明したが、ここでは、補正の必要がない例について説明する。
図6Aは、ネットの位置情報(ネット番号)と実行順序番号の一例を示す図である。図6Bは、補正の必要のないネット番号200(エ)のラダー図及びトレースグラフを表示する一例を示す図である。図6A及び図6Bから明らかなように、ネット番号200(エ)の接点A及び接点Bともに、ネット番号200(エ)の実行以前に更新される。したがって、出力部115は、ネット番号200(エ)のラダー図及びトレースグラフを表示する際、ラダー図及びトレースグラフを補正する必要がない。
(具体例2)
図6Cは、ネット番号100(イ)のラダー図及びトレースグラフを表示する一例を示す図である。図6A及び図6Bから明らかなように、接点Bの信号がネット番号151のネットで更新される。したがって、図6Cに示すように、出力部115は、ネット番号100(イ)のラダー図及びトレースグラフを表示する際、ラダー図及びトレースグラフを補正する。
それにより、当該ラダー回路を実行した直後の信号状態を確認することができる。また、複雑なラダーを分析する必要がなくなり、デバッグの効率が向上する。
前述した実施形態では、構成要素として、ネットを例示したが、構成要素としてコイルを含めてもよい。また、トレース対象設定部112は、トレース対象として、ラダープログラムに含まれるネットの位置情報を1個以上指定することで、トレース対象とするネットが設定されたが、これに限られない。前述したように、トレース対象設定部112は、トレース対象としてコイルを指定してもよい。その場合、トレース対象設定部112は、当該コイルの存在するネットの位置情報を、例えば実行順信号テーブル1241を参照して特定することができる。
トレース装置100として、前述した実施形態では、パーソナルコンピュータ(PC)又はサーバ装置を例示したが、トレース装置100をPLCが備えるものであってもよい。また、トレース装置100を数値制御装置(図示せず)が備えるものであってもよい。また、PLC400を数値制御装置(図示せず)が備えるものであってもよい。
上述した実施形態では、シーケンス制御プログラムとしてラダー方式のプログラムを例に説明したが、これに限定されない。例えば、SFC(Sequential Function Chart)方式等の他のシーケンス制御プログラムであってもよい。
110 制御部
111 ラダープログラム解析部
112 トレース対象設定部
113 トレースデータ取得部
114 補正判定部
115 出力部
120 記憶部
122 構成要素記憶部
123 トレースデータ記憶部
124 テーブル記憶部
1241 実行順信号テーブル
130 入力部
140 表示部
400 PLC
1000 トレースシステム
Claims (5)
- 複数のラダー回路を含むラダープログラムを実行するプログラマブルコントローラに通信可能に接続されるトレース装置であって、
前記ラダープログラムの実行時におけるトレース対象の構成要素を1つ以上設定するトレース対象設定部と、
前記ラダー回路が実行される順序を解析するラダープログラム解析部と、
指定された前記ラダープログラムの実行周期における前記トレース対象の構成要素に係るラダー回路のラダー図を出力する出力部と、
前記トレース対象の構成要素に係るラダー回路の実行される実行順序と、前記ラダー回路に含まれる接点の信号の状態が更新される実行順序と、に基づいて、前記ラダー回路に含まれる接点の信号の状態の補正要否を判定する補正判定部と、を備え、
前記出力部は、前記補正判定部により、前記ラダー回路に含まれる接点の信号の状態の補正が必要と判定された場合、前記ラダー回路に含まれる接点の信号の状態を1つ前の実行周期のトレース結果に基づいて補正した前記ラダー図を出力する、トレース装置。 - 前記出力部は、さらに、前記ラダープログラムの実行周期における、前記トレース対象の構成要素に係るラダー回路に含まれるすべての信号の状態を含むトレース結果を時系列で出力する、請求項1に記載のトレース装置。
- 前記出力部は表示器に出力する、請求項1又は請求項2に記載のトレース装置。
- 前記出力部は、前記ラダープログラムの指定された実行周期における前記トレース対象の構成要素に係るラダー回路のラダー図を前記表示器に出力する、請求項3に記載のトレース装置。
- プログラマブルコントローラであって、請求項1から請求項4までのいずれかに記載のトレース装置を含むプログラマブルコントローラ。
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