JP3325397B2 - プログラマブルコントローラで実行されるプログラムのシミュレーションシステム - Google Patents

プログラマブルコントローラで実行されるプログラムのシミュレーションシステム

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JP3325397B2 JP19850294A JP19850294A JP3325397B2 JP 3325397 B2 JP3325397 B2 JP 3325397B2 JP 19850294 A JP19850294 A JP 19850294A JP 19850294 A JP19850294 A JP 19850294A JP 3325397 B2 JP3325397 B2 JP 3325397B2
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正 岡本
順一 浜野
孝夫 國分
雅春 奥
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製造装置を制御するプ
ログラマブルコントロ−ラシステムの開発や保守に用い
て好適な、プログラマブルコントローラで実行されるプ
ログラムのシミュレーションシステムに係り、特に、プ
ログラマブルコントロ−ラの制御プログラムのデバッグ
を、オフラインで実行することを可能にするプログラム
のシミュレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】製造ラインを制御するプログラマブルコ
ントロ−ラシステムのプログラム開発では、従来、入力
信号を変化させるスイッチ群と出力信号の状態を表示す
る表示灯を備えた試験装置を準備し、シミュレーション
するプログラムを起動して、入出力信号の状態に対応し
てスイッチを手動で操作し、出力される制御信号の状態
を表示灯で確認する方法によって、プログラムのデバッ
グを行っていた。なお、斯様な従来技術に関しては、例
えば森田栄一著「機械技術者のための制御回路設計
法」;工業調査会刊の262頁〜266頁に開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来手法による試験方法では、試験装置の準備に工数
を要すること、また手動操作のため、短時間での信号変
化を設定することが困難であり、実機により近いシミュ
レーションを行うことが難しいといった問題があった。
【0004】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、シーケンス制御システム(プ
ログラマブルコントロ−ラシステム)の制御プログラム
の開発や保守を容易にするため、シミュレーションプロ
グラムを自動生成することにより、特別なハードウエア
や入力データを用意することなく、プログラムのシミュ
レーションを可能とするプログラムのシミュレーション
システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明によるプログラマブルコントローラで実行
されるプログラムのシミュレーションシステムでは、ア
クチュエータの制御プログラムの記述方法を工夫し、そ
の記述内容からシミュレーションプログラムを生成可能
とすることによって、プログラマブルコントロ−ラの制
御プログラムの動作状態を模擬的に確認可能とするよう
に構成される。
【0006】より具体的には、本発明によるプログラマ
ブルコントローラで実行されるプログラムのシミュレー
ションシステムは、プログラマブルコントロ−ラで制御
される対象の制御プログラムを、アクチュエータの起動
制御に関する部分と、アクチュエータ間の動作順序に関
する部分とに分けて記述するプログラム開発手段と、前
記アクチュエータの起動制御に関する部分の記述内容
字句解釈することで、アクチェータのシミュレーション
プログラムを自動的に生成するシミュレーションプログ
ラム生成手段と、前記アクチュエータの起動制御に関す
る部分および前記アクチュエータ間の動作順序に関する
部分の入力プログラムと、生成したアクチュエータのシ
ミュレーションプログラムとを並列に実行するプログラ
ム実行手段と、該プログラム実行手段で実行される前記
シミュレーションプログラムによる前記アクチュエータ
の模擬的な動作状態を確認する動作状態確認手段と、を
具備した構成とされる。
【0007】
【作用】前記プログラム開発手段は、アクチュエータの
起動制御に関する部分のプログラムとして、アクチュエ
ータの名称、それを起動させるための出力信号、起動条
件、インタロック条件、動作完了までの動作時間、動作
の完了を確認するための入力信号とからなる要素の記述
を要求する。またこれとは別に、前記プログラム開発手
段は、アクチュエータ間の動作順序の記述を要求してい
る。前記シミュレーションプログラム生成手段は、上記
したアクチュエータの起動制御に関する部分の記述内容
を受けて、出力信号の出力を確認してタイマを起動した
後、規定された動作時間の経過を確認し、規定された入
力信号を変化させる手順のアクチュエータシミュレーシ
ョンプログラムを生成する。そして、これらの3つのプ
ログラムをプログラム実行手段へダウンロードし、プロ
グラム実行手段はこれら3つのプログラムを並列実行す
る。このとき、シミュレーションプログラムはアクチュ
エータの動作を模擬し、動作状態確認手段はシミュレー
ション経過をアクチュエータの動作順序として表示する
ので、制御対象を直接制御することなくプログラマブル
コントロ−ラシステムの制御プログラムのシミュレーシ
ョンが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図を用いて説明す
る。図1は本実施例によるプログラムのシミュレーショ
ンシステムを機能表現したブロック図である。また、図
2は図1のシミュレーションシステムを用いるプログラ
マブルコントロ−ラシステム等を示す構成図である。
【0009】図1において、1はプログラム開発手段、
2はシミュレーションプログラム生成手段、3はプログ
ラム実行手段、4はアクチュエータ動作状態確認手段、
5はアクチュエータ起動制御プログラム格納用のメモ
リ、6はアクチュエータ動作順序プログラム格納用のメ
モリ、7はアクチュエータシミュレーションプログラム
格納用のメモリである。また、プログラム実行手段3内
において、31は動作順序プログラム実行手段、32は
起動制御プログラム実行手段、33はシミュレーション
プログラム実行手段、34は実行結果データの格納用の
メモリである。
【0010】また、図2において、符号8で総括的に示
すのは、図1で示したプログラムシミュレーションシス
テムを表わしており、また、9はプログラマブルコント
ロ−ラシステム(シーケンス制御システム)であり、1
0はプログラマブルコントロ−ラシステム9で制御され
るアクチュエータ群からなる制御対象である。プログラ
ムシミュレーションシステム8は、CPU81,メモリ
82,I/Oコントローラ83、通信コントローラ8
4,CRT85,キーボード86等を具備しており、図
1に示す機能を発現し、後述するような動作を行う。ま
た、プログラマブルコントロ−ラシステム9は、CPU
91,プログラムメモリ92,シーケンス制御プロセッ
サ93,I/Oコントローラ94等を具備しており、プ
ログラムメモリ92に書き込まれた制御プログラムに従
って、CPU91の制御の下にシーケンス制御プロセッ
サ93がI/Oコントローラ94を介して制御対象(ア
クチュエータ)を駆動制御する。プログラムシミュレー
ションシステム8とプログラマブルコントロ−ラシステ
ム9とは接続可能とされ、通信コントローラ84,95
を介してプログラムデータ等を授受可能であるが、プロ
グラムシミュレーションシステム8におけるシミュレー
ション動作はオフラインで実行される。なお、図1中の
プログラム実行手段3中のシミュレーションプログラム
実行手段33は、図2中の制御対象10の動作を模擬す
るものである。
【0011】図1の前記プログラム開発手段1は、プロ
グラマブルコントロ−ラシステム9のためのシーケンス
制御プログラムを、アクチュエータ単位の起動制御プロ
グラムと、それらアクチュエータの動作順序プログラム
とに分けて入力させ、アクチュエータ起動制御プログラ
ムをメモリ5に、またアクチュエータ動作順序プログラ
ムをメモリ6にそれぞれ格納させる。
【0012】上記のアクチュエータ単位の起動制御プロ
グラムの内容を図4に示す。メモリ5に格納されるアク
チュエータ単位の起動制御プログラムは、図4に示すよ
うに、アクチュエータの名称、それを起動するための出
力信号、起動条件、インタロック条件、動作完了までの
動作時間、動作完了を確認するための入力信号とで構成
されている。これは例えばラダープログラムに相当する
ものであり、図7のように変換できる。当然、起動条
件、インタロック条件は複数の信号で構成されてよい。
【0013】また、メモリ6に格納される前記アクチュ
エータ群の動作順序プログラムの記述は、例えばIEC
規格のSFCで記述され、遷移条件と処理(アクチュエ
ータへの動作要求)とで構成されている。
【0014】前記シミュレーションプログラム生成手段
2は、上述したアクチュエータ起動制御プログラムを参
照して、アクチュエータのシミュレーションプログラム
を生成する。ここで、図4のアクチュエータ起動制御プ
ログラムから例えば図5のSFCによるアクチュエータ
シミュレーションプログラムを生成する手順を、図3の
処理フローにそって説明する。
【0015】図3のステップST1では、起動制御プロ
グラムを1文づつ解釈し、“アクチュエータ”コマンド
を識別する。そして、そのオペランドを抽出し、初期ス
テップを生成する。 記号A;“アクチュエータ”コマンドのオペランドの内
容(#1 単動形シリンダ) ステップST2では、同様に起動制御プログラムを解釈
し、“出力信号”コマンドを識別する。そして、そのオ
ペランドを抽出し、トランジッション(遷移条件)を生
成する。 記号B;“出力信号”コマンドのオペランドの内容(Y
001) ステップST3では、同様に起動制御プログラムを解釈
し、“完了確認信号”コマンドを識別する。そして、そ
のオペランドを抽出し、処理ステップを生成する。 記号C;OFF“動作完了”コマンドのオペランドの内
容(X001) ステップST4では、同様に起動制御プログラムを解釈
し、“動作時間”コマンドを識別する。そして、そのオ
ペランドを抽出し、タイマ変数によるトランジッション
を生成する。 記号D;T[=5秒](“動作時間”コマンドのオペラ
ンドの内容) ステップST5では、同様に起動制御プログラムを解釈
し、“完了確認信号”コマンドを識別する。そして、そ
のオペランドを抽出し、処理ステップを生成する。 記号E;ON“動作完了”コマンドのオペランドの内容
(X011) 続いて、初期ステップへの遷移を付加する。これで1つ
のアクチュエータ(ここではアクチュエータ#1)のシ
ミュレーションプログラムの生成が完了する。
【0016】ステップST6では、次のアクチュエータ
についてステップST1〜ステップST5の処理を繰返
し、起動制御プログラムの全ての文の処理を完了する。
【0017】次に、上記のようにして生成したシミュレ
ーションプログラムを用いて、アクチュエータの起動制
御プログラムとアクチュエータ間の動作順序プログラム
とからなるシーケンス制御を、シミュレーションする方
法を説明する。図6は、アクチュエータ間の動作順序プ
ログラムの例を示している。図6に示した例は、ワーク
到着信号311を検出したらアクチュエータ#1へ起動
要求312し、その動作完了313を待ってアクチュエ
ータ#2へ起動要求314し、その動作完了315で初
期状態310に遷移するプログラムである。このプログ
ラムは、図1の動作順序プログラム実行手段31によっ
て実行される。
【0018】プログラム実行手段3において、始めに変
数の初期設定を行い、ワーク到着信号(X000)をO
Nにし、シミュレーションを開始すると、動作順序プロ
グラム(動作順序プログラム実行手段31)の起動要求
312よりアクチュエータ#1に起動要求が出る。これ
により、起動制御プログラム実行手段32では、図4の
アクチュエータ#1の起動条件R001が成立する。こ
こではアクチュエータ#2は稼動していないので、起動
制御プログラムのインタロック条件X021も不成立と
なり、起動制御プログラムの出力信号Y001が出力さ
れる(図7参照)。これを受けてシミュレーションプロ
グラム実行手段33では、前記した図5のシミュレーシ
ョンプログラム#1が起動される。続いて、シミュレー
ションプログラム#1のタイマが起動され、規定時間T
(例えば、ここでは5秒)後に、アクチュエータ#1の
動作完了信号がONしてシミュレーションプログラム実
行手段33から出力される。これを受けて、図6の動作
順序プログラムの314のトランジッションが発火(O
N)し、動作順序プログラム(動作順序プログラム実行
手段31)によって次のアクチュエータ#2への起動要
求が発せられる。これらの状況がシミュレーション実行
結果を格納するメモリ34を介して、アクチュエータ動
作確認手段4によって逐一認知されると共に、アクチュ
エータ動作確認手段4の図示せぬディスプレイ上に表示
され、シミュレートするオペレータに対する情報提供が
行われる。
【0019】斯様に本実施例によれば、自動生成された
シミュレーションプログラムがアクチュエータの動作を
模擬するので、開発されたシーケンス制御プログラムの
シミュレーションを、特別なハードウエアや、ソフトウ
エアを作成することなく、より実態に即した状況で行う
ことが可能となる。
【0020】本シミュレーションシステムの実現方法の
別法を図8に示す。本例は、制御対象のシミュレータと
してプログラマブルコントローラシステムを利用する方
法である。プログラマブルコントローラシステム9の入
力/出力信号を逆に出力/入力信号として受ける接続を
行ない、アクチュエータ起動制御プログラムとアクチュ
エータ群の動作順序プログラムをプログラマブルコント
ローラシステム9で実行し、アクチュエータのシミュレ
ーションプログラムをプログラマブルコントローラシス
テム10で実行する。このときのシミュレーションプロ
グラムは、図5のXとYを入れ換えした図9を用いる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シーケン
ス制御プログラムをアクチュエータの起動制御部とアク
チュエータ群の動作順序とに分けて記述することによ
り、アクチュエータのシミュレーションプログラムを自
動生成できるので、シーケンス制御プログラムのデバッ
グやテストを、特別なハードウエアやソフトウエアを作
成することなく、より実態に即した状況でシミュレート
することが可能となる。従って、プログラムの開発工
数、開発期間の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係るプログラムのシミュレ
ーションシステムを機能表現したブロック図である。
【図2】図1のシミュレーションシステムおよび該シミ
ュレーションシステムと通信可能なプログラマブルコン
トロ−ラシステムを示すハードウエア構成図である。
【図3】本発明の1実施例によって実行されるシミュレ
ーションプログラム生成処理のフローを示すフローチャ
ート図である。
【図4】本発明の1実施例によるアクチュエータ起動制
御プログラムの記述例を示す説明図である。
【図5】図4のアクチュエータ起動制御プログラムに従
って生成されたシミュレーションプログラムを示す説明
図である。
【図6】本発明の1実施例によるアクチュエータ群の動
作順序プログラムの記述例を示す説明図である。
【図7】図4のアクチュエータ起動制御プログラムのラ
ダー表現を示す説明図である。
【図8】本発明の1実施例で、制御対象のシミュレータ
としてプログラマブルコントローラシステムを利用する
場合のハードウェア構成の説明図である。
【図9】図8の構成で利用するために生成されるアクチ
ュエータのシミュレーションプログラムを示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1 プログラム開発手段 2 シミュレーションプログラム生成手段 3 プログラム実行手段 31 動作順序プログラム実行手段 32 起動制御プログラム実行手段 33 シミュレーションプログラム実行手段 34 メモリ 4 アクチュエータ動作状態確認手段 5,6,7 メモリ 8 プログラムシミュレーションシステム 9 プログラマブルコントローラシステム(シーケンス
制御システム) 10 制御対象(アクチュエータ群)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜野 順一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 (72)発明者 國分 孝夫 東京都小平市小川東町3の1の1 株式 会社ブリヂストン内 (72)発明者 奥 雅春 東京都小平市小川東町3の1の1 株式 会社ブリヂストン内 (56)参考文献 特開 平3−196203(JP,A) 特開 平4−335401(JP,A) 特開 平5−73110(JP,A) 特開 平4−303205(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/04 - 19/05

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プログラマブルコントロ−ラで制御され
    る対象の制御プログラムを、アクチュエータの起動制御
    に関する部分と、アクチュエータ間の動作順序に関する
    部分とに分けて記述するプログラム開発手段と、 前記アクチュエータの起動制御に関する部分の記述内容
    を字句解釈することで、アクチェータのシミュレーショ
    ンプログラムを自動的に生成するシミュレーションプロ
    グラム生成手段と、 前記アクチュエータの起動制御に関する部分および前記
    アクチュエータ間の動作順序に関する部分の入力プログ
    ラムと、生成したアクチュエータのシミュレーションプ
    ログラムとを並列に実行するプログラム実行手段と、 該プログラム実行手段で実行される前記シミュレーショ
    ンプログラムによる前記アクチュエータの模擬的な動作
    状態を確認する動作状態確認手段と、 を設けたことを特徴とするプログラマブルコントローラ
    で実行されるプログラムのシミュレーションシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載において、 前記プログラム開発手段において記述される前記アクチ
    ュエータの起動制御に関する部分のプログラムには、ア
    クチュエータの名称、それを起動させるための出力信
    号、起動条件、インタロック条件、動作完了までの動作
    時間、動作の完了を確認するための入力信号が含まれる
    ことを特徴とするプログラマブルコントローラで実行さ
    れるプログラムのシミュレーションシステム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載において、 請求項2に記載したアクチュエータの起動制御の記述内
    容に基づき、前記シミュレーションプログラム生成手段
    は、所定のアクチュエータの出力信号の出力を確認して
    タイマを起動した後、規定された動作時間の経過を確認
    して規定された入力信号を変化させる手順のアクチュエ
    ータシミュレーションプログラムを生成することを特徴
    とするプログラマブルコントローラで実行されるプログ
    ラムのシミュレーションシステム。
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