JP2735271B2 - Programmable controller - Google Patents
Programmable controllerInfo
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- JP2735271B2 JP2735271B2 JP6074689A JP6074689A JP2735271B2 JP 2735271 B2 JP2735271 B2 JP 2735271B2 JP 6074689 A JP6074689 A JP 6074689A JP 6074689 A JP6074689 A JP 6074689A JP 2735271 B2 JP2735271 B2 JP 2735271B2
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- fuzzy
- output
- register
- control
- instruction
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- Programmable Controllers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は鉄鋼、製紙プラント、公共システム、自動車
製造など、産業用システムの制御に使用されるプログラ
マブルコントローラに係り、特にその制御機能の中核と
なるシーケンス命令にファジィ制御命令を設けたプログ
ラマブルコントローラに関するものである。Description of the Invention (Object of the Invention) (Field of Industrial Application) The present invention relates to a programmable controller used for controlling industrial systems such as steel, papermaking plants, public systems, and automobile manufacturing, and in particular, relates to the programmable controller. The present invention relates to a programmable controller in which a fuzzy control instruction is provided in a sequence instruction which is a core of a control function.
（従来の技術） 近年PID制御や現代制御理論の適用が困難な分野の制
御にファジィ制御が使用されてきている。最初の適用は
セメント、キルンの制御であったが、応用分野はプロセ
ス制御や運転制御ばかりでなく、パターン認識や人工知
能などにも広がってきている。(Prior Art) In recent years, fuzzy control has been used for control in fields where it is difficult to apply PID control or modern control theory. The first application was for the control of cement and kilns, but the field of application is expanding not only to process control and operation control but also to pattern recognition and artificial intelligence.
ファジィ制御ではエキスパートシステムのように、人
間のオペレータの知識をif−then形式の制御規則として
使用する。ただし、if−then規則の条件部、結論部にフ
ァジィ集合を記述可能な点が特徴である。In fuzzy control, like an expert system, the knowledge of a human operator is used as if-then control rules. However, the feature is that fuzzy sets can be described in the condition part and the conclusion part of the if-then rule.
しかしながら、上記の制御を行うハードウェアとして
はファジィコンピュータやファジィLSIを使用した専用
のコンピュータや制御対象用に特別に製作された専用コ
ントローラしかなく、プログラマブルコントローラに適
用した例はなかった。However, as hardware for performing the above control, there are only a fuzzy computer, a dedicated computer using a fuzzy LSI, and a dedicated controller specially manufactured for a control target, and there is no example of application to a programmable controller.
（発明が解決しようとする課題） 上記に述べたように、従来はファジィ制御が可能なプ
ログラマブルコントローラが存在しなかった。そればか
りでなくファジィ制御に不可欠なファジィ集合をプログ
ラマブルコントローラ上でどのように表現するかについ
ても定まった方法がなかった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, there has been no programmable controller capable of fuzzy control. Not only that, there was no fixed method on how to express fuzzy sets essential for fuzzy control on a programmable controller.
本発明は通常のプログラマブルコントローラに使用さ
れているラダーダイアグラム式（第９図）のプログラム
に親和性の良い方法でファジィ制御を記述可能であり、
かつ制御の入力数やルール数を任意に設定可能なファジ
ィ制御用命令を持つプログラマブルコントローラを提供
することを目的としている。According to the present invention, fuzzy control can be described by a method having a good affinity for a program of a ladder diagram type (FIG. 9) used in a usual programmable controller.
It is another object of the present invention to provide a programmable controller having a fuzzy control instruction capable of arbitrarily setting the number of control inputs and the number of rules.
（課題を解決するための手段および作用） 本発明は、ラダーダイアグラムによりプログラムされ
たシーケンスプログラムを実行して制御を行うプログラ
マブルコントローラにおいて、条件部、結論部のファジ
ィ集合を保存するファジィ集合記述レジスタと、条件部
への入力値に基づいて得られる結論部のファジィ集合を
保存する中間出力用レジスタとを有し、一つのファジィ
命令の中間出力用レジスタの内容に他のファジィ命令の
出力を論理和演算する動作を繰り返して制御ルール数だ
けのファジィ命令の出力を合成した出力が求められ、中
間出力用レジスタの内容を初期化して新規出力を求めら
れるようにしたので、単一のファジィ命令で複数の制御
ルールを持つファジィ制御に対応でき、更に中間出力用
レジスタの内容を初期化することで独立した制御ルール
による出力も得ることができる。The present invention provides a fuzzy set description register for storing a fuzzy set of a condition part and a conclusion part in a programmable controller that executes a sequence program programmed by a ladder diagram to perform control. An intermediate output register for storing a fuzzy set of a conclusion part obtained based on an input value to a condition part, and ORing the output of another fuzzy instruction with the contents of the intermediate output register of one fuzzy instruction The output of the fuzzy instructions for the number of control rules is synthesized by repeating the operation to calculate, and the contents of the intermediate output register are initialized so that new outputs can be obtained. Fuzzy control with the following control rules, and the contents of intermediate output registers must be initialized Thus, an output according to an independent control rule can be obtained.
（実施例） 本発明の一実施例のハードウェア構成を第１図に示
す。第１図において１はCPU、２はシステムプログラム
用メモリ、３はユーザプログラム用メモリ、４はI/0、
５はシステムバスである。第２図に本発明のファジィ命
令の一実施例を示す。第２図において20は命令本体、21
は条件入力、22は中間出力レジスタクリア入力、23は実
行出力、24は入力レジスタ表示、25は命令名称、26はル
ール格納レジスタ表示、27は出力レジスタ表示である。
本命令の使用例を第３図に示す。(Embodiment) FIG. 1 shows a hardware configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a CPU, 2 is a system program memory, 3 is a user program memory, 4 is I / 0,
5 is a system bus. FIG. 2 shows an embodiment of the fuzzy instruction of the present invention. In FIG. 2, 20 is the instruction body, 21
Is a condition input, 22 is an intermediate output register clear input, 23 is an execution output, 24 is an input register display, 25 is an instruction name, 26 is a rule storage register display, and 27 is an output register display.
FIG. 3 shows an example of using this instruction.
ここで先ず、ファジィ推論の方法について説明する。
今、ルール１として、if（X1＝Ａ）and（X2＝Ｂ）then
（ｙ＝Ｃ）というルールについて考える。ここでX1,X2
は各々独立した入力であり、ｙは出力、A,Bは条件部の
ファジィ集合を表し、Ｃは結論部のファジィ集合を表
す。ルール１の意味はX1がＡであり、かつX2がＢならば
出力ｙをＣにせよ、というものである。この様子を図示
したものが第４図である。第４図においてA,B,Cの示す
カーブ（ここでは三角形）はファジィ集合のメンバシッ
プ関数を示している。例えば入力値X1に対応する値αX1
はX1がファジィ集合Ａに属する程度、すなわちメンバシ
ップ値を示している。メンバシップ値は０から１までの
値を持つ。入力X2についても同様にＢらしさを示すβX2
が求められる。出力を求めるにはαX1とβX2のうちの最
小の値（MIN演算）で出力のファジィ集合を切り取り
（この場合では第４図の出力を示す図の斜視部）、この
部分の重心の位置に対応するｙの値が出力となる。制御
ルールが複数ある場合には各々の結論部の切り取られた
ファジィ集合の論理和を取り、その重心に対応する値が
出力となる。この様子を第５図に示す。First, a fuzzy inference method will be described.
Now, as rule 1, if (X 1 = A) and (X 2 = B) then
Consider the rule (y = C). Where X 1 , X 2
Are independent inputs, y is an output, A and B represent a fuzzy set of a condition part, and C represents a fuzzy set of a conclusion part. The meaning of rule 1 is that if X 1 is A and X 2 is B, then let output y be C. FIG. 4 illustrates this state. In FIG. 4, the curves (here, triangles) indicated by A, B, and C indicate the membership functions of the fuzzy set. For example, a value α X1 corresponding to the input value X 1
The X 1 indicates a degree of belonging to the fuzzy set A, i.e. the membership value. The membership value has a value from 0 to 1. Similarly, for input X 2 , β X2 indicating B-likeness
Is required. In order to obtain the output, the fuzzy set of the output is cut out with the minimum value (MIN operation) of α X1 and β X2 (in this case, the perspective portion in FIG. 4 showing the output), and the position of the center of gravity of this portion Is output. If there are a plurality of control rules, the logical sum of the fuzzy sets obtained by cutting out the conclusions is calculated, and the value corresponding to the center of gravity is output. This is shown in FIG.
本発明のプログラムコントローラでは条件部及び結論
部のメンバシップ関数をレジスタに数値で格納させる。
つまり、入力の分解能を、例えば4bitとすれば、入力を
16段階に分割し、各段階の入力値に対応するメンバシッ
プ値を16のレジスタに書込んでおくものとする。この様
子を第６図に示す。他のファジィ集合も同様に表現する
ものとすると第２図の命令には第７図に示すレジスタが
必要になる。つまり入力用のレジスタが２ワード、条件
部のファジィ集合の記述に16ワード＋16ワードで32ワー
ド、結論部の記述も出力の分解能を4bitとすれば16ワー
ド、それに出力用のレジスタ１ワードである。本命令の
実際の演算の内容を第８図のフローチャートに示す。In the program controller of the present invention, the membership functions of the condition part and the conclusion part are stored in a register by numerical values.
In other words, if the input resolution is 4 bits, for example,
It is assumed that the data is divided into 16 stages, and the membership values corresponding to the input values of each stage are written in 16 registers. This is shown in FIG. Assuming that other fuzzy sets are similarly expressed, the instruction shown in FIG. 2 requires the register shown in FIG. That is, the input register is 2 words, the fuzzy set description of the condition part is 32 words of 16 words + 16 words, and the conclusion part description is 16 words if the output resolution is 4 bits, and 1 word of the output register. . The contents of the actual operation of this instruction are shown in the flowchart of FIG.
本発明では上述の条件部、結論部のファジィ集合記述
レジスタの他に、中間出力用のレジスタを持っているこ
とが特徴である。このレジスタは固定アドレスにあって
も構わないので、命令上にアドレス表示をする必要はな
い。この中間出力レジスタは第４図での結論部のファジ
ィ集合の中で、斜線を施した部分の値を保存しておくレ
ジスタである。第４図での結論部でのファジィ集合のグ
ラフの形を保存しておき、複数の制御ルールによる出力
を求めたい場合に、他の制御ルールを持つファジィ命令
を実行する際に、この中間出力レジスタの内容の論理和
をとりながら繰返して使用していくことにより、第５図
に示したような複数の制御ルールによる結果が得られ
る。The present invention is characterized in that it has a register for intermediate output in addition to the fuzzy set description registers of the condition part and the conclusion part. Since this register may be at a fixed address, there is no need to indicate the address on the instruction. This intermediate output register is a register for storing the value of the hatched portion in the fuzzy set of the conclusion part in FIG. When the shape of the graph of the fuzzy set in the conclusion part in FIG. 4 is stored and it is desired to obtain an output based on a plurality of control rules, when executing a fuzzy instruction having another control rule, the intermediate output By repeatedly using the contents of the registers while calculating the logical sum, a result based on a plurality of control rules as shown in FIG. 5 can be obtained.
もし、独立した制御ルールによる出力が必要な場合に
は、中間出力レジスタの内容をクリヤすることにより、
新規に出力が求められる。この為に、本発明のファジィ
命令には中間出力レジスタクリヤ入力が設けられてい
る。この入力をONすることにより中間出力レジスタがク
リヤされる。この様にして命令の実行毎に独立した制御
ルールを使用するか他の制御ルールと組合わせるのかど
うかの選択を可能にしている。If output by independent control rules is required, clear the contents of the intermediate output register,
New output is required. For this purpose, the fuzzy instruction of the present invention is provided with an intermediate output register clear input. Turning on this input clears the intermediate output register. In this way, it is possible to select whether to use an independent control rule or combine it with another control rule every time an instruction is executed.
上記の説明では説明を簡単にする為に、２入力、１ル
ール、１出力のファジィ制御用命令を使用したが、入力
数、ルール数、出力数が任意のファジィ制御用命令に対
しても、同様の方法により組合わせて使用可能なことは
言うまでもない。In the above description, a two-input, one-rule, one-output fuzzy control instruction is used for the sake of simplicity, but any number of inputs, rules, and outputs may be used for any fuzzy control instruction. It goes without saying that they can be used in combination in the same manner.
［発明の効果］ 以上に説明したように本発明のファジィ命令を持つプ
ログラマブルコントローラによれば、入力数、ルール数
の少ない簡単なファジィ制御用命令を組合わせて使用す
ることにより、任意の入力数、ルール数のファジィ制御
が記述可能である。又、ラダーダイアグラムを使用する
プログラマブルコントローラにおいて容易に使用可能な
形態を持ち、ファジィ集合の記述が非常に容易になって
いることから実使用に対して大変適用しやすい、という
効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the programmable controller having the fuzzy instruction of the present invention, by using a combination of simple fuzzy control instructions having a small number of inputs and a small number of rules, an arbitrary number of inputs can be obtained. Fuzzy control of the number of rules can be described. In addition, a programmable controller using a ladder diagram has a form that can be easily used, and the description of a fuzzy set is very easy, so that it is very easily applicable to actual use.
第１図は本発明によるプログラマブルコントローラのハ
ードウェア構成を示すブロック図、第２図は本発明のプ
ログラマブルコントローラに使用されるファジィ制御用
命令の一実施例を示す図、第３図は本発明によるファジ
ィ制御用命令のプログラム例を示す図、第４図はファジ
ィ推論を説明する為の図、第５図は複数の制御ルールに
よるファジィ制御の出力を求める方法を説明する為の
図、第６図はメンバシップ関数のレジスタへの格納方法
を説明する為の図、第７図は本発明によるファジィ制御
用命令に使用するレジスタの説明図、第８図は本発明に
よるファジィ制御用命令の演算内容を説明する為のフロ
ーチャート、第９図は通常のプログラマブルコントロー
ラに使用されるラダーダイアグラム式のプログラム例を
示す図である。 １……CPU ２……システムプログラム用メモリ ３……ユーザプログラム用メモリ ４……I/O、５……システムバス 20……命令本体、21……条件入力 22……中間出力レジスタクリヤ入力 23……実行出力、24……入力レジスタ表示 25……命令名称 26……ルール格納レジスタ表示 27……出力レジスタ表示FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a programmable controller according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a fuzzy control instruction used in the programmable controller according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a program example of a fuzzy control instruction, FIG. 4 is a diagram for explaining fuzzy inference, FIG. 5 is a diagram for explaining a method of obtaining an output of fuzzy control by a plurality of control rules, FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of storing a membership function in a register. FIG. 7 is an explanatory diagram of a register used for a fuzzy control instruction according to the present invention. FIG. 8 is an operation content of a fuzzy control instruction according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of a ladder diagram type program used for a general programmable controller. 1 ... CPU 2 ... System program memory 3 ... User program memory 4 ... I / O, 5 ... System bus 20 ... Instruction body, 21 ... Condition input 22 ... Intermediate output register clear input 23 …… Execution output, 24 …… Input register display 25 …… Instruction name 26 …… Rule storage register display 27 …… Output register display
Claims (1)
たシーケンスプログラムを実行して制御を行うプログラ
マブルコントローラにおいて、 条件部、結論部のファジィ集合を保存するファジィ集合
記述レジスタと、 条件部への入力値に基づいて得られる結論部のファジィ
集合を保存する中間出力用レジスタと を有し、一つのファジィ命令の前記中間出力用レジスタ
の内容に他のファジィ命令の出力を論理和演算する動作
を繰り返して制御ルール数だけのファジィ命令の出力を
合成した出力が求められ、前記中間出力用レジスタの内
容を初期化して新規出力を求められるようにしたことを
特徴とするプログラマブルコントローラ。1. A programmable controller for executing and controlling a sequence program programmed by a ladder diagram, comprising: a fuzzy set description register for storing a fuzzy set of a condition part and a conclusion part; and a fuzzy set description register based on an input value to the condition part. And an intermediate output register for storing a fuzzy set of the obtained conclusion part. The number of control rules is obtained by repeating an operation of performing a logical OR operation on the output of another fuzzy instruction with the contents of the intermediate output register of one fuzzy instruction. A programmable controller, wherein an output obtained by synthesizing only the outputs of the fuzzy instructions is obtained, and a new output is obtained by initializing the contents of the intermediate output register.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074689A JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074689A JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240703A JPH02240703A (en) | 1990-09-25 |
| JP2735271B2 true JP2735271B2 (en) | 1998-04-02 |
Family
ID=13151144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6074689A Expired - Lifetime JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735271B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3938855A4 (en) * | 2019-04-16 | 2022-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for calling program module in plc ladder programming environment |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP6074689A patent/JP2735271B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02240703A (en) | 1990-09-25 |
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