JP3386081B2 - プログラマブルコントロール装置 - 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
ロール装置に関し、特に、カウンタが付設されたマイク
ロコンピュータを含むプログラマブルコントロール装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プログラマブルコントロール装
置は、使用者によって作成された制御手順プログラムを
記憶し、外部からの入力信号をもとに記憶された制御手
順プログラムの内容に従って各種の外部機器を制御する
制御信号を出力するものである。

【０００３】この種のプログラマブルコントロール装置
では、各種のパルスを計数するハードウェアのカウンタ
を備えている。このカウンタは、外部から入力されたパ
ルスを計数し、その計数結果に応じた制御信号を出力す
る計数動作に用いられたり、内部クロックパルスを計数
し、タイマーとして用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
カウンタを計数動作に使用する場合には、カウント入力
は外部からの入力パルスに限定されており、また、タイ
マーとして使用する場合には、カウント入力は内部のパ
ルス発生器からのクロックパルスに限定されている。

【０００５】このため、カウンタをカウンタとして使用
する場合には、外部から入力されたパルスしか計数でき
ず、逆にタイマーとして使用する場合には、内部クロッ
クパルスしか計数することができない。したがって、ハ
ードウェアのカウンタが１つしかない場合、カウンタと
して用いると、タイマーとして用いることができず、逆
にタイマーとして用いた場合にはカウンタとして用いる
ことができない。

【０００６】さらに、ハードウェアのカウンタを複数個
備えている場合であっても、それぞれのカウンタを計数
動作用に用いるか、タイマー動作用に用いるかが固定さ
れてしまい、装備したカウンタをユーザーのアプリケー
ションプログラムに応じて有効に活用することができな
い。本発明の目的は、ハードウェアのカウンタをユーザ
ーのアプリケーションに応じて有効に活用することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプログラマ
ブルコントロール装置は、カウンタが付設されたマイク
ロコンピュータを含み、リレーダイヤグラムにより作成
された制御手順プログラムに沿って動作するプログラマ
ブルコントロール装置を前提として、該プログラマブル
コントロール装置の外部からの外部パルス信号を取り込
むための入力手段と、前記プログラマブルコントロール
装置の内部で内部クロックパルス信号を生成するクロッ
ク手段と、前記制御手順プログラムに基づいて前記入力
手段で取り込まれた前記外部パルス信号及び前記クロッ
ク手段で生成された前記内部クロックパルス信号の一方
を選択し、該選択された一方の前記パルス信号を出力す
る選択手段とを有し、該選択手段から出力された前記パ
ルス信号を前記カウンタにより計数することを特徴す
る。

【０００８】

【作用】本発明においては、制御手順プログラムに基づ
いて、外部から入力手段を介して取り込まれたパルス信
号及びクロック手段により生成された内部クロック信号
のいずれか一方が選択手段により選択される。選択され
たパルス信号はカウント手段により計数される。

【０００９】このように、制御手順プログラムにより任
意にパルス信号または内部クロック信号を選択できるの
で、外部からのパルス信号を計数した場合にはカウント
手段はカウンタとして動作し、内部クロック信号を選択
した場合にはタイマーとして動作する。このため、カウ
ント手段をタイマーまたはカウンタとして有効に活用す
ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を採用したプログラ
マブルコントロール装置の外観図である。図において、
この装置はほぼ直方体上のケース１を有している。ケー
ス１の前面の上部には複数の入力端子２が横方向に並べ
て配置されている。また下部には複数の出力端子３が同
様に横方向に並べて配置されている。また、ケース１の
前面には、入力状態を表示するための複数の入力状態表
示用ＬＥＤ４と、出力状態を表示するための複数の出力
状態表示用ＬＥＤ５とが配置されている。これらのＬＥ
Ｄ４，５は、それぞれ入力端子２及び出力端子３に対応
して端子数と同数だけ設けられている。さらにケース１
の前面には、プログラム作成装置としてのプログラミン
グコンソールを接続するためのコネクタ部６が設けられ
ている。ケース１の背面側には、この装置をたとえば工
作機械の機器に取り付けるための取付フランジ７が設け
られている。

【００１１】ケース１内部には、図２に示すように、主
に状態表示用のＬＥＤドライバー等が搭載された表示用
基板１０と、ＣＰＵやメモリ等が搭載された制御基板１
１と、入出力部が搭載された入出力基板１２とが収納さ
れている。各基板１０，１１，１２は、４ビットの直列
伝送線路１３によって接続されている。図３は、本装置
のブロック構成図である。図２に示す入出力基板１２に
は、入力回路１５と、出力回路１６と、入力回路１５及
び出力回路１６のそれぞれに接続されたゲートアレイ１
７とが搭載されている。また制御基板１１には、ＣＰＵ
４１、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むメモリ素子４０、カウン
タ４２及びその他の素子から構成されるマイクロコンピ
ュータ１８と、ＳＲＡＭ１９、ＲＯＭ２０及びＥＥＰＲ
ＯＭ２１からなる記憶部２２と、タイマー回路２５とが
搭載されている。また、表示用基板１０には、入力状態
表示用のＬＥＤ回路２６と、出力状態表示用のＬＥＤ回
路２７と、これらの各ＬＥＤ回路２６，２７のそれぞれ
に接続されたゲートアレイ２８とが搭載されている。

【００１２】入力回路２５はたとえば２４個の入力端子
２を有しており、そのそれぞれはゲートアレイ１７を構
成する各ゲートに接続されている。また出力回路１６は
たとえば１６個の出力端子３を有しており、そのうちの
１４個の出力端子３はゲートアレイ１７を構成する各ゲ
ートに接続されている。なお、入力回路１５の複数の入
力端子２のうちの６個の入力はマイクロコンピュータ１
８の入力端子にも直接接続されている。

【００１３】また出力回路１６のうちの２個の出力端子
２は、マイクロコンピュータ１８の出力端子に直接接続
されている。ゲートアレイ１７は、入力回路１５からの
並列情報を直列情報に変換して直列伝送線路１３に出力
するとともに、マイクロコンピュータ１８から直列伝送
線路１３を介して送られてきた直列情報を並列情報に変
換して出力回路１６に与えるためのものである。

【００１４】制御基板１１において、記憶部２２、リセ
ット回路２３、発振回路２４及びタイマー回路２５はマ
イクロコンピュータ１８に接続されている。また、マイ
クロコンピュータ１８にはプログラミングコンソール３
０や、その他の拡張機器のためのＩ／Ｏ回路を接続する
ことが可能である。発振回路２４は内部クロックφ，φ
／４，φ／８，φ／３２をマイクロコンピュータ１８に
与える。

【００１５】マイクロコンピュータ１８は、プログラミ
ングコンソール３０からの制御手順プログラム（シーケ
ンスプログラム）をＥＥＰＲＯＭ２１に格納する機能、
ゲートアレイ１７との間で直列通信を行う機能、ゲート
アレイ１７から送られてきた入力情報をＳＲＡＭ１９に
格納する機能、及び入力情報をもとにＥＥＰＲＯＭ２１
に格納されたシーケンスプログラムによって演算を行う
機能を主に有している。ＲＯＭ２０には本プログラマブ
ルコントロール装置自体を制御するためのシステムプロ
グラムが格納されている。なお、タイマー回路２５は外
部からタイマー時間を調整できるようにするための回路
であり、トリマー抵抗とローパスフィルタとを有してい
る。

【００１６】入力状態表示用ＬＥＤ回路２６は、入力回
路１５の入力端子数と同数のＬＥＤを有している。各Ｌ
ＥＤは、ゲートアレイ２８を構成する各ゲートにそれぞ
れ接続されている。また、出力状態表示用ＬＥＤ回路２
７は、出力回路１６の端子数と同数のＬＥＤを有してい
る。各ＬＥＤはそれぞれゲートアレイ２８を構成する各
ゲートに接続されている。

【００１７】直列伝送線路１３は、ゲートアレイ１７と
マイクロコンピュータ１８のシリアルポートとゲートア
レイ２８とを接続しており、入出力状態を判定するため
の配線、同期用クロック信号のための配線、データ入力
のための配線及びデータ出力のための配線を含んでい
る。図４は、マイクロコンピュータ１８に含まれるカウ
ンタ４２の構成を示している。

【００１８】カウンタ４２は、フリーランニングカウン
タ（以下、ＦＲＣと記す）４３、比較器４４、レジスタ
４５、コントロールロジック回路４７及びクロック選択
回路４８を有している。ＦＲＣ４３の出力ＣＮＴは比較
器４４及びデータバス４６に与えられる。またＦＲＣ４
３のオーバーフロー信号ＯＶＦはコントロールロジック
回路４７に与えられる。コントロールロジック回路４７
はカウンタ４２を制御するためのものであり、ＦＲＣ４
３にその内容をクリアするためのクリア信号ＣＬＲを出
力する。

【００１９】比較器４４には、レジスタ４５の格納内容
も与えられる。レジスタ４５にはＦＲＣ４３の計数終了
値が格納されている。比較器４４はＦＲＣ４３の出力と
レジスタ４５の内容とを比較し、比較結果が一致したと
きに比較一致信号ＣＰＭをコントロールロジック回路４
７に出力する。コントロールロジック回路４７は、その
結果に基づいて計数完了信号ＣＵＰをＣＰＵ４１（図
２）に出力する。また、コントロールロジック回路４７
は、ＣＰＵ４１から与えられた制御信号により、クロッ
ク選択回路４８に選択信号ＳＥＬを出力する。クロック
選択回路４８は、入力回路１５から入力された外部クロ
ックＥＸＩＮ及び発振回路２４から出力された３種類の
周波数の内部クロックφ／４，φ／８，φ／３２のうち
のいずれかを選択するためのものである。選択されたク
ロックＣＬＫはＦＲＣ４３に与えられ、ＦＲＣ４３は入
力されたクロックＣＬＫを計数する。

【００２０】次に、プログラマブルコントロール装置の
使用方法について説明する。このプログラマブルコント
ロール装置は、工作機械等においてシーケンス制御を行
う場合に用いられる。まず、シーケンス制御を行うため
のプログラムを本装置に格納する。この場合には、本装
置のコネクタ部６にプログラミングコンソール３０を接
続する。そして、プログラミングコンソール３０により
シーケンスプログラムを作成し、このシーケンスプログ
ラムを本装置のＥＥＰＲＯＭ２１に格納する。また、本
装置の入力端子２には、押しボタンスイッチ、リミット
スイッチ等の各種のスイッチやロータリーエンコーダ等
のセンサを接続する。そして、出力端子３に制御対象と
しての電磁クラッチ、ソレノイド及びパルスモータ等を
接続する。

【００２１】次に図５〜図７を用いて制御動作について
説明する。本装置が搭載された工作機械等の起動スイッ
チがオンされると、本装置も起動され、ＲＯＭ２０に格
納されたシステムプログラムがロードされる。そしてス
テップＳ１では初期設定が行われる。次にステップＳ２
では、本装置にプログラミングコンソール３０が接続さ
れているか否かを判断する。プログラミングコンソール
３０が接続されていない場合にはステップＳ３に移行す
る。ステップＳ３では、装置が起動されてから所定時間
経過したか否かを判断する。所定時間経過するまでステ
ップＳ２及びステップＳ３を繰り返し実行する。所定時
間内にプログラミングコンソール３０が接続された場合
には、ステップＳ２からステップＳ４に移行する。

【００２２】ステップＳ４ではプログラミングコンソー
ル３０からプログラムモード信号が送出されてきている
か否かを判断する。またステップＳ５ではプログラミン
グコンソール３０からラン（ＲＵＮ）モード信号が送出
されてきているか否かを判断する。プログラミングコン
ソール３０によってシーケンスプログラムを作成し、作
成されたシーケンスプログラムを本装置に格納する場合
には、プログラミングコンソール３０からプログラムモ
ード信号が送出される。本装置はこの信号を受けてステ
ップＳ４からステップＳ６に移行する。ステップＳ６で
は、プログラミングコンソール３０から送られてきたプ
ログラムデータ（シーケンスプログラム）をＥＥＰＲＯ
Ｍ２１に格納する。

【００２３】また、装置が起動されてから所定時間経過
してもプログラミングコンソール３０が接続されなかっ
た場合にはステップＳ３からステップＳ７に移行する。
さらにプログラミングコンソール３０からランモード信
号が送出されてきた場合には、プログラミングコンソー
ル３０が接続されている場合にもステップＳ５からステ
ップＳ７に移行する。

【００２４】ステップＳ７では、ＲＵＮモードが実行さ
れる。このＲＵＮモードでは、図６に示すように、ステ
ップＳ１０でＥＥＰＲＯＭ２１に格納されたシーケンス
プログラムの１ステップを読み込む。次にステップＳ１
１〜Ｓ１５で、読み込んだステップの命令を判断する。
すなわち、ステップＳ１１では入力命令（ＬＤ）か否か
を判断する。ステップＳ１２では、クロック選択命令
（ＣＴＨ）か否かを判断する。このＣＴＨ命令は、その
命令の後にオペランドとして「０００５」，「２２０
０」，「２２０１」，「２２０２」を指定することがで
きる。これにより、それぞれ外部クロックＥＸＩＮ，内
部クロックφ／４，φ／８，φ／３２を選択することが
できる。ここで、オペランドを「０００５」としたとき
はカウンタとしてＦＲＣ４３をカウンタとして動作させ
ることができ、「２２００」〜「２２０２」としたとき
には内部クロックのうちの１つを選択し、それらを計数
してＦＲＣ４３をタイマーとして動作させることができ
る。さらにそのオペランドに続いて計数終了値も指定す
ることができる。

【００２５】ステップＳ１３では、出力命令か否かを判
断する。ステップＳ１４では他の命令か否かを判断す
る。ステップＳ１５ではＥＮＤ命令（プログラムの終了
を示す命令）か否かを判断する。ステップＳ１５での判
断がＮＯの場合にはステップＳ１０に戻り、次のステッ
プの命令を読み出す。またステップＳ１５でＥＮＤ命令
と判断された場合にはメインルーチンに戻る。

【００２６】入力命令と判断された場合にはステップＳ
１１からステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６で
は、入力命令に付属するオペランドで指定されたデータ
を読み込む。ステップＳ１７では、読み込んだデータを
ＳＲＡＭ１９に書き込む。ステップＳ１７での処理が終
了するとステップＳ１５に移行する。ＣＴＨ命令と判断
された場合にはステップＳ１２からステップＳ１８に移
行する。ステップＳ１８では、図７に示すようなＣＴＨ
処理が行われる。ここではまずステップＳ３０で、ステ
ップＳ１７の処理によってＳＲＡＭ１９に書き込まれた
入力状態を読み出す。ステップＳ３１では、読みだした
入力状態によりＣＴＨ命令における入力条件が揃ったか
否かを判断する。揃っていない場合にはメインルーチン
に戻り、揃っている場合にはステップＳ３２に移行す
る。ステップＳ３２〜ステップＳ３５では、ＣＴＨ命令
の先頭の４桁のオペランドを判断する。すなわち、ステ
ップＳ３２では、先頭のオペランドが「０００５」であ
るか否かを判断する。ステップＳ３３では「２２００」
であるか否かを判断する。ステップＳ３４では「２２０
１」であるか否かを判断する。ステップＳ３５では「２
２０２」であるか否かを判断する。ステップＳ３６で
は、ＣＴＨ命令の先頭の次のオペランドにより入力され
たカウント値をレジスタ４５に設定する。ステップＳ３
７では、ＦＲＣ４３によるカウント動作を開始する。こ
のカウント動作をスタートさせると、設定されたカウン
ト値までカウントを開始する。

【００２７】ステップＳ３２で先頭のオペランドが「０
００５」と判断された場合にはステップＳ３８に移行す
る。ステップＳ３８では、クロック選択回路４８に対し
コントロールロジック回路４７から選択信号ＳＥＬとし
て外部入力選択を指示する命令を出力する。ステップＳ
３３で先頭のオペランドが「２２００」と判断された場
合にはステップＳ３９に移行する。ステップＳ３９で
は、選択信号ＳＥＬにより、φ／４の内部クロックを選
択するように指令する。ステップＳ３４で「２２０１」
と判断された場合にはステップＳ４０に移行する。ステ
ップＳ４０では、選択信号ＳＥＬによりφ／８の内部ク
ロックを選択するように指令する。ステップＳ３５で
「２２０２」と判断された場合にはステップＳ４１に移
行する。ステップＳ４１では、φ／３２を選択するよう
に指令する。これらの指令が終了するとステップＳ３６
に移行する。

【００２８】ステップＳ３７でのカウントスタート時に
は、これらのいずれかが選択され、選択されたパルスの
計数を開始する。この計数終了値は、レジスタ４５に設
定されたカウント値である。そして、カウントが終了す
ると、比較器４４から一致信号ＣＰＭがコントロールロ
ジック回路４７に出力され、コントロールロジック回路
４７からＣＰＵ４１に計数終了信号ＣＵＰが出力され
る。

【００２９】一方、図５のステップＳ７での処理が終了
するとステップＳ８に移行する。ステップＳ８ではプロ
グラミングコンソール３０が接続されたか否かを判断す
る。プログラミングコンソール３０が接続されている場
合はステップＳ４に移行し、上述の処理を繰り返す。ま
た接続されていない場合は、ステップＳ７に戻り、次の
スキャンを行う。

【００３０】次に、図８に示すようなリレーダイヤグラ
ムによるシーケンスプログラムが作成された場合を例に
とって具体的な説明を行う。ここでは、入力リレー「０
０００」がオンすると０．１秒後に出力リレー「０５０
０」がオンするタイマープログラムを、リレーシンボル
を使った展開図で示している。たとえば、φ＝１０ＭＨ
_Z として、この展開図をもとにニーモニックにコーディ
ングしたものが図９に示すシーケンスプログラムであ
る。ここでは、ＣＴＨ命令の後に「２２０２」及び「♯
３１２５０」の２つのオペランドが指定されている。こ
れにより、最初のオペランドで高速タイマー、つまり
３．２μｓｅｃで動作するタイマーが選択される。そし
て次のオペランドで３．２μｓｅｃ×３１２５０＝０．
１秒のタイマーが設定される。

【００３１】ここで、行番号０に入力命令が記述され、
行番号１にＣＴＨ命令が記述され、行番号２に入力命令
が、行番号３で出力命令がそれぞれ記述されている。そ
して行番号０のステップが読み込まれると、図６のステ
ップＳ１１がＹＥＳとなり、ステップＳ１６に移行す
る。そして「００００」のデータが読み込まれ、それが
ＳＲＡＭ１９の所定領域に書き込まれる。続いて行番号
１のステップが読み込まれると、ステップＳ１２がＹＥ
ＳとなりステップＳ３０からの処理が行われる。ここで
は先頭のオペランドが「２２０２」であるので、ステッ
プＳ３５がＹＥＳとなりステップＳ４１の処理が選択さ
れる。そしてステップＳ３６でカウント値３１２５０が
設定され、ステップＳ３７でタイマーがスタートする。
タイマーがスタートすると、行番号２の入力命令でタイ
マーの状態が読み取られる。タイマーの状態がタイムア
ップし、コントロールロジック回路４７からカウント終
了信号ＣＵＰがＣＰＵ４１に出力されると、行番号３
で、出力リレー「５００」にタイムアップ信号が出力さ
れる。これにより、たとえば制御機器の運転が停止され
る。

【００３２】また、カウンタとして用いる場合には、行
番号１のＣＴＨ命令の先頭のオペランドを「０００５」
と記述すれば、ＦＲＣ４３をカウンタとして動作させる
ことができ、外部入力クロックを高速で計数できる。こ
のように、ＣＴＨ命令の先頭のオペランドを書き換える
だけで１つのカウンタをカウンタまたはタイマーとして
動作させることができる。したがって、ハードウェアの
カウンタの有効利用を図ることができる。

【００３３】以上のように本発明においては、制御手順
プログラムに基づいて、外部からのパルス信号と内部ク
ロック信号とを選択可能とし、選択されたパルス信号を
カウンタで計数するようにしたので、１つのカウンタで
カウント動作とタイマー動作とを行うことができ、マイ
クロコンピュータに付設されたカウンタの有効利用を図
ることができる。また、選択可能な信号の一つが外部か
らのパルス信号であることから、プログラマブルコント
ロール装置の制御手順プログラムのスキャンに依存しな
い高速の関東が可能である。また、このような本発明の
効果を奏するために、制御手順プログラムがリレーダイ
ヤグラムにより作成されていることで、視覚的プログラ
ミングが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用したプログラマブルコ
ントロール装置の外観図。

【図２】前記装置の基板配置を示す斜視図。

【図３】前記装置のブロック構成図。

【図４】カウンタのブロック構成図。

【図５】前記装置の制御フローチャート。

【図６】ＲＵＮモードの制御フローチャート。

【図７】ＣＴＨ処理の制御フローチャート。

【図８】リレーダイヤグラムによるシーケンスプログラ
ムの一例を示す図。

【図９】コーティング後のシーケンスプログラムの一例
を示す図。

【符号の説明】

１５ 入力回路 １８ マイクロコンピュータ ２４ 発振回路 ４２ カウンタ ４３ フリーランニングカウンタ ４４ 比較器 ４５ レジスタ ４７ コントロールロジック回路 ４８ クロック選択回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カウンタが付設されたマイクロコンピュ
   ータを含み、リレーダイヤグラムにより作成された制御
   手順プログラムに沿って動作するプログラマブルコント
   ロール装置であって、 該プログラマブルコントロール装置の外部からの外部パ
   ルス信号を取り込むための入力手段と、 前記プログラマブルコントロール装置の内部で内部クロ
   ックパルス信号を生成するクロック手段と、 前記制御手順プログラムに基づいて前記入力手段で取り
   込まれた前記外部パルス信号及び前記クロック手段で生
   成された前記内部クロックパルス信号の一方を選択し、
   該選択された一方の前記パルス信号を出力する選択手段
   とを有し、 該選択手段から出力された前記パルス信号を前記カウン
   タにより計数することを特徴するプログラマブルコント
   ロール装置。
2. 【請求項２】 前記制御手順プログラムがクロック選択
   命令とオペランドを少なくとも含み、 前記選択手段が前記クロック選択命令と前記オペランド
   とに基づいて、前記入力手段で取り込まれた前記外部パ
   ルス信号及び前記クロック手段で生成された前記内部ク
   ロックパルス信号の一方を選択し、該選択された一方の
   前記パルス信号を出力することを特徴とする請求項１に
   記載のプログラマバブルコントロール装置。