JP3381003B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプログラマブルコントロ
ーラ、特にその入出力信号の監視機能に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般的
なＰＣのプログラムの構造は、一定時間毎に走査されて
演算処理されるメインプログラムに、タイマ割り込や外
部からの割り込みによって起動されるプログラムを付け
加えた形になっている。このようなＰＣのシーケンスプ
ログラムを作成する場合には、個々の出力条件を一連の
プログラムの中に組み込まなければならないのでプログ
ラムが複雑になったり、また、出力条件とは関係のない
プログラムの変更などがあった場合でもその影響を受け
るため、プログラムの変更作業に時間を要し、しかも変
更ミスを起こし易いという問題点があった。

【０００３】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、装置が安全に動作するために必
要な条件及びその処理プログラムと通常のプログラムと
を切り離して別個管理できるようにすることにより、プ
ログラムの変更等の管理レベルの細分化を可能にしたＰ
Ｃを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
るＰＣは、メインプログラムが格納される第１の記憶手
段と、入力信号及び出力信号が格納される第２の記憶手
段と、異常時に該当する出力を保持又は非保持状態の何
れかにするポーズパラメータが格納される第３の記憶手
段と、前記第２の記憶手段に格納される出力信号を外部
に転送する際に、前記出力信号に関連する事項が所定の
条件を満たしているかどうかを判定し、前記条件を満た
しているときにはそのまま外部に転送し、前記条件を満
たしていないときには、所定の演算処理を行って当該異
常に対応した信号を生成するための第１の判定プログラ
ムが格納される第４の記憶手段と、前記第１の記憶手段
に格納されたメインプログラムを走査し、前記第２の憶
手段の入力信号を読み出しつつ実行・演算し、その演算
結果を出力信号として前記第２の記憶手段に格納する演
算処理手段と、前記メインプログラムの１走査分につい
ての前記演算処理手段による演算処理が終了すると出力
信号を外部に転送する処理を行い、その際に、前記第４
の記憶手段に格納された判定プログラムを実行・演算す
ることにより、前記出力信号をそのまま外部に転送し、
又は前記異常に対応した信号若しくは前記ポーズパラメ
ータに対応した信号を外部に出力する出力判定処理部と
を有する。

【０００５】また、本発明の他の態様によるＰＣは、上
述の構成に加えて、入力信号を前記第２の記憶手段に取
り込む際に、その入力信号に関連する事項が所定の条件
を満たしているかどうかを判定し、前記条件を満たして
いないときは、所定の演算処理を行って当該異常に対応
した制御信号を生成するための第２の判定プログラムが
格納される第５の記憶手段と、前記メインプログラムの
１走査分についての前記演算処理手段による演算処理を
開始する前に、前記第５の記憶手段に格納された第２の
判定プログラムを実行・演算し、その演算結果に基づい
た制御信号を生成して出力する入力判定処理部とを有す
る。

【０００６】

【作用】本発明の一つの態様のＰＣにおいては、演算処
理手段が第１の記憶手段に格納されたユーザープログラ
ムを、第２の記憶手段の入力信号を読み出しつつ実行・
演算し、その演算結果を出力信号として第２の記憶手段
に格納する。そして、その第２の記憶手段に格納された
出力信号を外部に転送する際には、出力判定処理部は第
４の記憶手段に格納された第１の判定プログラムを実
行、演算することにより、出力信号に関連する事項が所
定の条件を満たしているかどうかを判定し、前記条件を
満たしているときにはそのまま外部に転送し、前記条件
を満たしていないときには、所定の演算処理を行って当
該異常に対応した信号を生成して外部に出力する。この
ように、何等かの異常があったときには、出力判定処理
部が異常に対応した信号若しくは前記ポーズパラメータ
に対応した信号を外部に出力し、外部の被制御機器が暴
走等の異常動作を起こさないようにしている。

【０００７】また、本発明の他の態様のＰＣにおいて
は、入力信号を第２の記憶手段に取り込む際に、入力判
定処理部は、第５の記憶手段に格納された第２の判定プ
ログラムを実行・演算し、その入力信号に関連する事項
が所定の条件を満たしているかどうかを判定し、前記条
件を満たしていないときは、所定の演算処理を行って当
該異常に対応した制御信号を生成し、例えばそれを出力
判定処理部の判定の際の判断資料として供する。出力判
定処理部はその制御信号を参照して判断処理を行い、当
該異常に対応した信号を生成して外部に出力する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るＰＣのＣＰＵ
モジュールのハード構成を示すブロック図である。図１
において、１はＰＣのＣＰＵモジュールであり、２は本
発明の演算処理部、出力判定処理部、入力判定処理部等
の機能を有するＣＰＵ、３はシステムプログラムが格納
されているＲＯＭであり、ＣＰＵ２はこのシステムプロ
グラムに基いてＲＡＭ４に格納されているメインプログ
ラム及びＲＯＭ８に格納されている入出力判定処理プロ
グラムを実行する。

【０００９】図１において、５はユーザはアプリケーシ
ョンで使用する数値や文字等のデータを格納するＲＡＭ
であり、入出力信号が格納されるＲＡＭ等のように読み
出しステータスと書き込みステータス等の分離はなく、
常にリード／ライトの対象となる。６は入出力信号以外
の信号が格納されるＲＡＭであり、例えばＣＰＵ２の演
算処理に使用されるビット信号が格納される。７は入力
モジュール２１からの入力信号が格納されるとともに、
外部出力用の出力信号が格納されるＲＡＭである。８は
入出力判定処理プログラム等が格納されるＲＡＭであ
り、このプログラムは、入出力信号がそれぞれに条件を
満たしているかどうかを判定するためのプログラムと、
条件を満たしていないときにその異常に対応した処理を
施すためのプログラムとから構成されている。

【００１０】また、このＲＡＭ８には次の（Ａ）〜
（Ｄ）の条件も格納されている。 （Ａ）ＰＣの運転状態やプログラム実行の全体又は部
分、或いは出力動作の全体又は部分を制御する条件とそ
の場合の制御内容。 （Ｂ）出力ＯＮ（又はＯＦＦ）動作の正常／異常判定条
件。動作確認信号と動作監視時間。インタロック条件
（動作条件／禁止条件）。 （Ｃ）出力動作異常判定時の処理内容。 （Ｄ）異常判定時の出力メッセージタイプ。

【００１１】更に、図１において、９は入出力判定処理
プログラムの実行・演算よって入力信号或いは出力信号
に関連する事項が所定の条件を満たしていないと判断さ
れた結果、出力を制御（ＯＮ／ＯＦＦ）する内容が格納
されるＲＡＭであり、ポ−ズステータス等が格納され
る。このＲＡＭ９は異常判定だけでなく、ＰＣで制御し
ている装置全体又は一部を停止させるための機能である
ポーズ機能においても使用されるものであり、ポーズパ
ラメータ等が格納される。１０は出力信号がＯＮ（又は
ＯＦＦ）してからその出力動作が完了したことを確認す
るまでの時間を監視するために、出力転送の毎にその動
作継続時間が記憶されるＲＡＭである。１１は表示装置
２０と接続されるインタフェース（以下Ｉ／Ｆという）
であり、１２は入力モジュール２１及び出力モジュール
２２と接続されるＩＦである。

【００１２】この実施例のプログラマブルコントローラ
は上述のように構成されており、動作を開始すると、Ｃ
ＰＵ２は、ＲＯＭ４に格納されているメインプログラム
を読み出して演算処理を順次行う。そして、演算結果の
うち、外部に転送する出力信号はＲＡＭ７に格納され
る。ＣＰＵ２はメインプログラムに一走査分についての
演算処理を終了すると、次にＲＡＭ７に格納された出力
信号を外部に転送する出力転送の処理に移る。この出力
転送において、ＣＰＵ２はＲＡＭ８に格納されている入
出力判定処理プログラムを読み出してそれを実行し、出
力信号に関連する事項が所定の条件を満たしているかど
うかという観点から異常の有無を判断し、異常がなけれ
ばその出力信号を入出力用ＩＦ１２を介して出力モジュ
ール２２に出力する。条件を満たしておらず異常がある
と判断されると、その異常に応じた制御信号を入出力用
ＩＦ１２を介して出力モジュール２２に出力する。この
異常の有無を判断する際には、ＲＡＭ８及びＲＡＭ９に
格納されたデータに基いて行われるが、簡単な事例を次
に説明する。

【００１３】出力動作の監視については次のとおりであ
る。 ［監視時間］ＡＮＤ［動作条件］ＡＮＤ［禁止条件］＝［０／１］ （超過：０） （ＯＦＦ：０） （ＯＮ ：０） （未満：１） （ＯＮ ：１） （ＯＦＦ：１） ここで、出力動作時間が予め設定されている監視時間を
越えている場合、動作条件が成立しておらずＯＦＦの場
合及び禁止条件が解除になっておらずＯＮになっている
場合のいずれかに該当する場合には、演算結果が「０」
となり動作異常と判断される。そして、出力動作時間が
所定の監視時間を越えておらず、動作条件が成立してＯ
Ｎなっており、かつ禁止条件が解除されてＯＦＦになっ
ている場合にのみ、演算結果が「１」となり動作正常と
判断される。上述の演算結果が０（動作異常）の場合に
は、ポーズステータスを「０」にする。また、異常処理
設定においてポーズ機能が設定されている場合には、Ｐ
Ｃの一時停止やＰＣの停止を行う。その後、次の処理を
行う。 ［ポーズパラメータ］ＯＲ［ポーズステータス］ＡＮＤ［ステータス］ （非保持：０） （ポーズ ：０） （ＯＦＦ：０） （保持 ：１） （非ポーズ：１） （ＯＮ ：１） ＝［出力モジュ−ルへ］

【００１４】上述のように異常動作があった場合にポー
ズステータスは「０」になるが、その他に、ポーズパラ
メータを設定しておくことも可能である。このポーズパ
ラメータは異常発生時やポーズ機能が働いたとき、出力
を強制的にＯＦＦにするか保持するかを設定するための
パラメータである。また、上記のステータスは出力信号
に相当する。以上の論理演算の結果が入出力用ＩＦ１２
を介して出力モジュ−ル２２に転送される。ＲＡＭ７に
格納されている全ての出力信号について上述の処理が終
了すると、次に入力転送の処理を行う。

【００１５】入力転送においては、入力モジュール２１
からの信号を入出力用Ｉ／Ｆ１２を介してＲＡＭ７に取
り込む。そして、入力信号に関連する事項が所定の条件
を満たしているかどうかという観点から異常があるかど
うかを判断する。例えば昇降シリンダを動作させたとき
には上限位置を検出する検出器と下限位置を検出する検
出器とは同時に動作することはないが、これらの検出器
からの信号が同時に入力してきた場合は、動作異常であ
るから、このような場合には異常処理として例えばポー
ズ機能を働かせてＰＣの一時停止又は停止処理を行うこ
とができる。入力モジュール２１からの全ての入力信号
について上述の処理が終了すると、再び、ＲＡＭ４に格
納されているメインプログラムを読み出して実行する。
以上の処理が終了の指示があるまでサイクリックに繰り
返される。

【００１６】図２は上述の入出力判定処理プログラムの
詳細をラダ−プログラムの形式で示した図である。この
プログラムは昇降シリンダの入出力判定処理プログラム
の例である。図において、ＴＭＲ・Ｔ１は供給上昇時間
オーバー監視タイマ、ＭＴＳ・Ｔ１０は供給上昇時間オ
ーバー異常メッセージ出力であり、メッセージタイプＭ
Ｔ・ＳＴ１０に基いてメッセージを構成して出力すると
ともにポーズステータスＰＳＱ１００をＯＮにする。Ｔ
ＭＲ・Ｔ２は供給上昇動作不良監視タイマである。ＭＴ
・ＳＴ１１は供給上昇動作不良メッセージ出力であり、
メッセージタイプＭＴ・ＳＴ１１に基づきメーセージを
構成するとともにポーズステータスＰＳＱ１００をＯＮ
にする。ＭＴ・ＳＴ１２は供給上昇動作条件不足異常メ
ッセージ出力であり、メッセージタイプＭＴ・ＳＴ１２
に基づきメーセージを構成するとともにポーズステータ
スＰＳＱ１００をＯＮにする。ＭＴ・ＳＴ１３は供給上
昇動作条件禁止異常メッセージ出力であり、メッセージ
タイプＭＴ・ＳＴ１３に基づきメーセージを構成すると
ともにＰＳＱ１００をＯＮにする。

【００１７】ＴＭＲ・Ｔ３は供給下降動作時間オーバー
監視タイマである。ＭＴ・ＳＴ１４は供給下降動作時間
オーバー異常メッセージ出力であり、メッセージタイプ
ＭＴ・ＳＴ１４に基づきメーセージを構成するとともに
ポーズステータスＰＳＱ１０１をＯＮにする。ＴＭＲ・
Ｔ４は供給下降動作不良監視タイマである。ＭＴ・ＳＴ
１５は供給下降動作不良異常メッセージ出力であり、メ
ッセージタイプＭＴ・ＳＴ１５に基づきメーセージを構
成するとともにポーズステータスＰＳＱ１０１をＯＮに
する。ＭＴ・ＳＴ１６は供給下降動作条件不足異常メッ
セージ出力であり、メッセージタイプＭＴ・ＳＴ１６に
基づきメーセージを構成するとともにポーズステータス
ＰＳＱ１０１をＯＮにする。ＭＴ・ＳＴ１７は供給下降
動作条件禁止異常メッセージ出力であり、メッセージタ
イプＭＴ・ＳＴ１７に基づきメーセージを構成するとと
もにＰＳＱ１０１をＯＮにする。

【００１８】ＭＴ・ＳＴ２０は供給昇降確認同時検知異
常メッセージ出力であり、メッセージタイプＭＴ・ＳＴ
２０に基づきメーセージを構成するとともにポーズステ
ータスＰＳＱ１００，ＰＳＱ１０１をＯＮにする。ＭＴ
・ＳＴ２１は供給昇降確認同時未検知異常メッセージ出
力であり、メッセージタイプＭＴ・ＳＴ２１に基づきメ
ーセージを構成するとともにポーズステータスＰＳＱ１
００，ＰＳＱ１０１をＯＮにする。ＱＷＴ・Ｑ１００は
供給上昇出力ステータスモジュールの転送処理であり、
ＱＷＴ・Ｑ１００の条件が成立したとき出力モジュール
２２の端子Ｑ１００をＯＮし、不成立のときＯＦＦにす
る。端子Ｑ１００がＯＮのときには、ダブルソレノイド
が駆動されて昇降シリンダが上昇動作をする。ＱＷＴ・
Ｑ１０１は供給下降出力ステータスモジュールの転送処
理であり、ＱＷＴ・Ｑ１０１の条件が成立したとき出力
モジュール２２の端子Ｑ１０１をＯＮし、不成立のとき
ＯＦＦにする。端子Ｑ１０１がＯＮのときには、ダブル
ソレノイドが駆動されて昇降シリンダが下降動作をす
る。

【００１９】ここでは説明の便宜上、昇降シリンダの上
昇指令である出力番号Ｑ１００がＯＮになりＱＷＴ・Ｑ
１００が成立し、それが出力モジュール２２にそのまま
転送されて昇降シリンダが上昇動作を開始しているもの
とする。このとき、昇降シリンダの供給上昇端の検出信
号に相当する入力信号Ｉ２０は入力されておらずその常
閉接点は閉成されており、タイマＴＭＲ・Ｔ１は上昇時
間の計時を開始する。所定の時間内（例えば３秒以内）
に昇降シリンダが上昇端に到達すると、そのときには入
力信号Ｉ２０が入力されて常閉接点は開成され、タイマ
ＴＭＲ・Ｔ１の時間の計測はリセットされる。しかし、
その時間を越えても入力信号Ｉ２０の常閉接点が閉成さ
れたままであるとタイマＴＭＲ・Ｔ１は常開接点ＴＭＲ
・Ｔ１を閉成し、ＭＴ・ＳＴ１０が出力され、上昇動作
時間がオーバーしており何等かの異常があると判断され
る。そして、この出力によりそれに対応したメッセージ
がＩＦ１１を介して表示装置２０に送出されて表示さ
れ、また、ポーズステータスＰＳＱ１００をＯＮにす
る。

【００２０】ポーズステータスＰＳＱ１００のＯＮによ
りその常閉接点は開成され、ＱＷＴ・Ｑ１００が成立せ
ず、このＱＷＴ・Ｑ１００（ＯＦＦ）は出力信号として
出力モジュール２２に転送され、出力モジュール２２の
端子Ｑ１００に接続されているダブルソレノイドはＯＦ
Ｆになり昇降シリンダは停止する。但し、このときポー
ズ機能が働いていると、ポーズパラメータＰＴＱ１００
の設定状況によってはＱＷＴ・Ｑ１００が成立してダブ
ルソレノイドが駆動状態を継続する。

【００２１】ここでは昇降シリンダは上昇動作をしてい
るから、供給下降端の検出信号に相当する入力信号Ｉ２
１は入力されずその常開接点は閉成されることはない
が、何等かの原因でこの接点が閉成されると、タイマＭ
ＴＲ・Ｔ２は時間を計測し始める。そして、所定の時間
（例えば０．５秒）を経過すると、常開接点ＴＭＲ・Ｔ
２が閉成され、上昇動作不良としてＭＴ・ＳＴ１１を出
力し、その出力により対応したメッセージがＩＦ１１を
介して表示装置２０に送出されて表示され、また、ポー
ズステータスＰＳＱ１００をＯＮにする。これによりポ
ーズステータスＰＳＱ１００の常閉接点は開成されてＱ
ＷＴ・Ｑ１００が成立しなくなり、ＱＷＴ・Ｑ１００
（ＯＦＦ）は出力信号として出力モジュール２２に転送
され、出力モジュール２２の端子Ｑ１００に接続されて
いるダブルソレノイドはＯＦＦになり昇降ダシリンダは
停止する。

【００２２】また、上昇動作条件が成立されておらずそ
れに相当する入力信号Ｉ３０が入力されていない場合に
は、その常閉接点は閉成されたままとなる。また、上昇
禁止条件が解除されておらずその入力信号Ｉ３１が入力
されている場合には、その常開接点が閉成される。これ
らの場合には上昇動作条件が満たされておらずＭＴ・Ｓ
Ｔ１２を出力し、或いは禁止条件が解除されていないと
してＭＴ・ＳＴ１３を出力する。このＭＴ・ＳＴ１２又
はＭＴ・ＳＴ１３の出力によりポーズステータスＰＳＱ
１００はＯＮになり、その常閉接点は開成される。これ
によりＱＷＴ・Ｑ１００が成立せず、ＱＷＴ・Ｑ１００
（ＯＦＦ）は出力信号として出力モジュール２２に転送
され、出力モジュール２２の端子Ｑ１００に接続されて
いるダブルソレノイドはＯＦＦになり昇降シリンダは停
止する。

【００２３】また、供給上昇端の検出信号に相当する入
力信号Ｉ２０と供給下降端の検出信号に相当する入力信
号Ｉ２１とは同時に入力することはないから、それらの
常開接点は同時に閉成されることはないが、これが何等
かの原因で同時に閉成されたときには、ＭＴ・ＳＴ２０
を出力し、異常があるものとしてポーズステータスＰＳ
Ｑ１００及びＰＳＱ１０１をＯＮにする。また、昇降シ
リンダは上昇又は下降のいずれか一方の動作しかでき
ず、供給上昇指令に相当する出力番号Ｑ１００及び供給
下降指令に相当する出力番号Ｑ１０１は同時にＯＮにな
ることはないが、これが何等かの原因で同時にＯＮにな
りそれらの常閉接点が開成され、かつ入力信号Ｉ２０，
Ｉ２１の常閉接点が開成されると、ＭＴ・ＳＴ２１が出
力され、異常があるものとしてポーズステータスＰＳＱ
１００及びＰＳＱ１０１をＯＮにする。

【００２４】以上のようにようにしてポーズステータス
ＰＳＱ１００及びＰＳＱ１０１がＯＮになると、その常
閉接点は開成してＱＷＴ・Ｑ１００及びＱＷＴ・Ｑ１０
１の双方が成立せず、ＱＷＴ・Ｑ１００（ＯＦＦ）及び
ＱＷＴ・Ｑ１０１（ＯＦＦ）が出力モジュール２２の該
当する端子に転送され、ダブルソレノイドはＯＦＦにな
り、昇降シリンダが上昇又は下降のいずれも動作中であ
っても停止する。また、ＭＴ・ＳＴ１２、ＭＴ・ＳＴ１
３、ＭＴ・ＳＴ２０又はＭＴ・ＳＴ２１が出力された場
合には、それぞれの出力に応じたメッセージが表示装置
２０に表示される。

【００２５】また、昇降シリンダを降下させる制御を行
うために、供給下降の出力番号Ｑ１０１の常開接点Ｑ１
０１を閉成してＱＷＴ・Ｑ１０１を成立させることによ
り昇降シリンダを下降させたときにも、上述の出力番号
Ｑ１００の場合と同様に処理され、異常があるとポーズ
ステータスＰＳＱ１０１をＯＮにする。これによりＱＷ
ＴＱ１０１が成立させず、タブルソレノイドの駆動を停
止して昇降シリンダの動作を停止させる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、メインプ
ログラムと入出力判定処理プログラムとそれぞれ分離し
て独立して管理するようにしたので、動作順等の変更が
必要になった場合でも変わらない入出力判定処理プログ
ラを別個管理することができ、プログラムの変更等の管
理レベルの細分化が可能になっている。また、出力信
号、入力信号等の判定処理を逐次行うようにしているの
で、プログラムミスや機器の整備不良による異常動作を
未然に防止できるとともに、そのプログラムミスや機器
の故障を容易に発見できるという効果が得られている。
また、前述したようにメインプログラムにインタロック
や監視時間等の安全回路を入れる必要がなくなったた
め、シーケンス変更によるプログラム変更の作業が容易
になるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＰＣのＣＰＵモジュー
ルのハード構成を示すブロック図である。

【図２】入出力判定処理プログラムの一例を示した図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/04 - 19/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインプログラムが格納される第１の記
   憶手段と、 入力信号及び出力信号が格納される第２の記憶手段と、異常時に該当する出力を保持又は非保持状態の何れかに
   するポーズパラメータが格納される第３の記憶手段と 、 前記第２の記憶手段に格納される出力信号を外部に転送
   する際に、前記出力信号に関連する事項が所定の条件を
   満たしているかどうかを判定し、前記条件を満たしてい
   るときにはそのまま外部に転送し、前記条件を満たして
   いないときには、所定の演算処理を行って当該異常に対
   応した信号を生成するための第１の判定プログラムが格
   納される第４の記憶手段と、 前記第１の記憶手段に格納されたメインプログラムを走
   査し、前記第２の憶手段の入力信号を読み出しつつ実行
   ・演算し、その演算結果を出力信号として前記第２の記
   憶手段に格納する演算処理手段と、 前記メインプログラムの１走査分についての前記演算処
   理手段による演算処理が終了すると出力信号を外部に転
   送する処理を行い、その際に、前記第４の記憶手段に格
   納された判定プログラムを実行・演算することにより、
   前記出力信号をそのまま外部に転送し、又は前記異常に
   対応した信号若しくは前記ポーズパラメータに対応した
   信号を外部に出力する出力判定処理部とを有することを
   特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 【請求項２】 入力信号を前記第２の記憶手段に取り込
   む際に、その入力信号に関連する事項が所定の条件を満
   たしているかどうかを判定し、前記条件を満たしていな
   いときは、所定の演算処理を行って当該異常に対応した
   制御信号を生成するための第２の判定プログラムが格納
   される第５の記憶手段と、 前記メインプログラムの１走査分についての前記演算処
   理手段による演算処理を開始する前に、前記第５の記憶
   手段に格納された第２の判定プログラムを実行・演算
   し、その演算結果に基づいた制御信号を生成して出力す
   る入力判定処理部とを有する請求項１記載のプログラマ
   ブルコントローラ。