JP3757342B2 - データ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプログラマブルコントローラ( Programmable Logic Controller:以下、PLCと略記する)のシーケンス制御のシミュレーション機能を備えたパーソナルコンピュータ等のデータ処理装置、シーケンスプログラムのシミュレーション方法、及びシミュレーション機能を備えたデータ処理装置で使用する記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロプロセッサを使用してシーケンス制御するPLC用のシーケンスプログラムは、シーケンスプログラム編集用のアプリケーションプログラムをロードした汎用のパーソナルコンピュータ上で設計される。設計者は、シーケンスプログラムを設計した後、このプログラムのシーケンス動作を、スイッチ,バルブ,センサ等のデバイスの動作をモデル化したシミュレーション用のソフトウェアを起動してパーソナルコンピュータ上でシミュレーションし、シミュレーションの結果を検証しながらシーケンスプログラムをデバッグして、完成したシーケンスプログラムをPLCに転送する。
【0003】
シーケンスプログラムのシミュレーションには、シーケンスプログラムのステップを1ステップずつ実行するモードがある。
例えばPLC用のシーケンスプログラムの論理を、タイマ,スイッチ,コイル等の記号,機能を表した図形,これらに関連するデータ,ラベル等を、シーケンスに沿った順序で左右の母線に接続したラダー図によって展開するラダープログラムのシミュレーションでは、タイマ、スイッチ、バルブ、リレー等のデバイスのモニタリングを指示すると、デバイスのデバイス番号、現在値又はオン/オフ等の状態が表示される。
【0004】
このモニタリングの結果、あるデバイスが所要の動作をしない場合、プログラムの設計者は、このデバイスの動作に影響を及ぼすと考えられる前のステップの実行に関連するデバイスに見当を付け、このデバイスのデバイス番号、現在値、状態をキー入力等によって変更し、シミュレーションを再実行する。
シミュレーションの再実行によってもデバイスが所要の動作をしない場合は、さらにその値又は状態を変更するか、又は別のデバイスを変更してシミュレーションの再実行を繰り返す。デバイスが所要の動作をするようになると、その時に変更した値又は状態によってプログラムのデバッグが完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようなシミュレーション機能を備えた汎用のパーソナルコンピュータまたシミュレーション専用機等の従来のデータ処理装置において、ステップ実行の途中で、シミュレーションを実行済みの前のステップのデバイスの値又は状態を変更して、このステップからシミュレーションを再実行しようとする場合、シミュレーションをリセットして先頭のステップに戻るか、又はシミュレーションを続行して一旦最終ステップまで実行した後、先頭のステップから次のスキャンのシミュレーションを再開し、値又は状態を変更しようとするステップのシミュレーションを実行しようとする際にデバイスの値又は状態を変更しなければならないので、多くの場合数千ステップを有するシーケンスプログラムにおいてはデバッグ効率が低い。
【0006】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、シミュレーションの実行によって変化する、又はキー入力等によって変更する、デバイス番号、現在値等の値、又はデバイス,母線,スタックのオン/オフ等の変化前又は変更前の値又は状態を保存しておき、実行したシミュレーションの、ステップ単位での実行取り消しの指示を受け付け、実行取り消しが指示された場合は、実行前の値又は状態を復元する、所謂アンドゥ機能を実現することにより、ステップ単位で遡った所からのシミュレーションの再実行を可能として、デバッグ効率が高いデータ処理装置、シミュレーション方法、及びシミュレーション機能を備えたデータ処理装置に使用する記録媒体の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明のデータ処理装置は、複数のステップからなるシーケンスプログラムのシミュレーション機能を備えたデータ処理装置において、
指定した前記シーケンスプログラムのステップからシミュレーションを開始するために、開始ステップ番号を指定するステップ番号指定手段と、前記指定されたステップ番号から前記シーケンスプログラムのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、前記シミュレーション実行手段によるシミュレーション実行時に、 1 ステップ毎にシミュレーションを実行させることを指示を受け付ける 1 ステップ実行指示手段と、前記1ステップ実行指示手段により実行されるステップの、要素の値又は状態の変更を受け付ける変更指示手段と、前記1ステップ実行指示手段による各ステップの実行によって、値又は状態が変化する要素の、該ステップを実行する前の値又は状態を、該ステップを特定する情報に対応付けて記憶するとともに、前記変更指示手段により変更される前の、前記ステップの要素の値又は状態を、該ステップを特定する情報に対応付けて記憶する記憶手段と、前記1ステップ実行指示手段により実行されたシミュレーションのステップを、1ステップ単位での実行で取り消す指示を受け付ける1ステップ取消指示手段と、前記1ステップ取消指示手段により前記シミュレーションのステップに対する実行取り消しが指示され、さらに取り消された該ステップの要素の値又は状態が前記変更指示手段により変更を指示されていた場合には、該値又は状態を、前記記憶手段から読出し、変更される前の値又は状態に復元し、
変更を指示されていない場合には、該ステップに対して前記記憶手段に記憶される値又は状態を読み出して、該ステップ実行前の値又は状態に復元する復元手段を備えることを特徴とする。
【0008】
第2発明のデータ処理装置は、第1発明に加えて、さらに、前記1ステップ実行指示手段による1ステップ実行後、前記シーケンスプログラムのシミュレーション実行を一時停止することを特徴とする。
【0009】
第3発明のデータ処理装置は、第1発明に加えて、さらに、シミュレーション画面表示手段を有し、前記1ステップ実行指示手段および前記1ステップ取消指示手段はそれぞれ、前記シミュレーション画面表示手段におけるシミュレーション画面において、コマンドアイコンとして設けられることを特徴とする。
【0015】
本発明のデータ処理装置は、指定したシーケンスプログラムのステップからシミュレーションを開始するために、開始ステップ番号を指定でき、また1ステップ毎にシミュレーションを実行する指示を受け付け、要素の値又は状態の変更の指示を受け付ける。この1ステップ毎のステップの実行によって、その値又は状態が変化する要素の、このステップを実行する前の値又は状態を、このステップを特定する情報に対応付けて記憶し、また変更の指示があった場合には、変更される前の要素の値又は状態を、ステップを特定する情報に対応付けて記憶する。さらに実行したシミュレーションの、ステップ単位での実行取り消しの指示を受け付ける。シミュレーションの実行の取り消しが指示され、さらに取り消されたステップの要素の値又は状態が変更を指示されていた場合には値又は状態を、変更される前の値又は状態に復元し、変更を指示されていない場合には、取り消されたステップの実行によって、その値又は状態が変化した要素の値又は状態を、ステップを実行する前の値又は状態に復元する。
【0017】
プログラムの設計者は、ステップを遡って、変更前の値又は状態に復元されたデバイスの値又は状態を他の値又は状態に変更し、又はこのデバイス以外のデバイスの値又は状態を変更し、遡った任意のステップからシミュレーションを再実行することができる。従って、プログラムの全体のステップ数が膨大であっても、デバイスの値又は状態を繰り返し変更しながら、必要なステップからシミュレーションを再実行することができてデバッグ効率が高い。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のデータ処理装置を使用したシーケンス制御装置の構成を示すブロック図である。
パーソナルコンピュータ10は、ラダープログラム等のシーケンスプログラムの編集機能、本発明のシミュレーション方法を実現するシーケンスプログラムのシミュレーション機能、及びシミュレーション状態のモニタ機能を実現する設計支援のアプリケーションプログラムを、このプログラムが記録されている磁気ディスク等の記録媒体Dからロードすることによって、本発明のデータ処理装置として機能する。
また、パーソナルコンピュータ10では、マルチウィンドウ環境によるマルチタスクが可能である。
【0019】
パーソナルコンピュータ10は、PLC(プログラマブルコントローラ)20とケーブルを介して接続されており、パーソナルコンピュータ10上で設計されたシーケンスプログラムは、RS232C等のインターフェイス規格に則ってPLC20に転送される。
【0020】
PLC20は、パーソナルコンピュータ10との間でデータをシリアル転送するシリアル通信インターフェイス(I/F)回路201と、シリアルI/F回路201を介してパーソナルコンピュータ10から転送されたシーケンスプログラム、シーケンスプログラムの実行時に入出力回路205を介してスイッチ,バルブ,センサ等のデバイスとの間で入出力されるデータ、及びシステムプログラム・ユーザプログラムの実行に使用するデータを格納するRAM204と、シーケンス制御のOS(オペレーティングシステム)等のシステムプログラムが格納されているROM203と、パーソナルコンピュータ10から定期的に送信されてくる要求に応じて、RAM204に格納されているこれらのデータをシリアルI/F回路201を介してパーソナルコンピュータ10に転送するCPU202とを有する。
【0021】
図2は図1のパーソナルコンピュータ10のブロック図である。
キーボード,マウス等の入力部101は、各種コマンド,データをキー操作又はクリック操作によって入力する手段である。CPU102は、入力部101からの各種コマンド,データの入力を受け付け、記録媒体DからロードされてRAM104のプログラム領域104aに格納されている設計支援プログラムを実行する。
【0022】
シーケンスプログラムとしてのラダープログラム、ラダープログラムのニモニックリスト、ラダープログラムに記述されているデバイスの状態の経時変化(数値,タイムチャート)等は、CRT105にオープンされる複数個のウィンドウにそれぞれ表示される。
【0023】
ハードディスク100には、マルチウィンドウ環境を提供するOS等のシステムプログラムが格納されている。
RAM104のデータ領域104bには、母線の状態を保存するためのスタック、ラダープログラムに使用されるMC(次にリセットされるまでのリレーコイル・タイマ・カウンタ等のオン/オフ状態を決定するマスターコントロール)命令・CALL(サブルーチンコール)命令・MPS(プッシュ)命令・FOR(繰り返し範囲開始)命令等の実行時にデータを出し入れするためのスタック等のスタック群が設けられている。
【0024】
RAM104には、この他に、設計支援プログラム,シミュレーション用プログラム等のユーザプログラムの実行に使用されるデータ、及びシステムプログラムの実行に使用されるデータ等がデータ領域104bのその他のアドレスに格納されている。
【0025】
リングバッファからなるバッファ108には、そこに蓄えるデータの最大個数と、その中に収めたデータの始点と現在の位置とを指示する2つのポインタとの変数が用意されており、ステップ番号・母線のオン/オフ状態を表す母線情報・デバイス情報(デバイスの種類とデバイスの番号で表されるデバイス、そのデバイスの幅を表すビット数、そのデバイスのそのビット幅に入っている現在値)・RAM104のデータ領域104bに設けられているスタック(スタックを使用する命令語である上述のMC、CALL、MPS、FOR等の別に設けられている)のそれそれの変化情報が対応付けて格納される。
なお、シリアル通信I/F回路106はPLC20との間でデータをシリアルに転送するための回路である。
【0026】
以上のようなシーケンス制御装置では、パーソナルコンピュータ10上で、シーケンスプログラム作成・編集用のアプリケーションプログラムを起動してシーケンスプログラムを作成する。次に、シミュレーション用のモニタプログラムを起動して、作成したシーケンスプログラムを、ステップ実行等によってシミュレーションしてデバッグを行いながらシーケンスプログラムの動作を検証し、完成したシーケンスプログラムを、PLC20に転送する。
【0027】
図3は、シミュレーション時の画面表示例である。
メインウィンドウ40の上端部には、上から順に、プログラム名とオープンしている文書名とを表示するタイトルバー40a、プルダウンメニューを表示するメニューバー40b、及び各種機能を起動するコマンドのアイコンが並ぶツールバー40cが設けられている。
【0028】
またメインウィンドウ40の下端部には、シーケンスプログラムからのメッセージを表示するステータスバー40e、モニタするデバイスの種類・番号・データのビット幅・基数・コメント等を数値で入力設定するためのダイアログ・ボックス40dが設けられている。
【0029】
モニタ時のメインウィンドウ40には、ラダープログラムを表示する子ウィンドウ41と、モニタすべきデバイスとして登録されたデバイスの番号,現在値,タイムチャート等を表示する登録モニタの子ウィンドウ42と、ラダープログラムのニモニックリストを表示する子ウィンドウ44とがオープンされている。
ツールバー40cには、ステップ実行時のステップを次のステップに進めさせるボタン(右向きの三角印)44aと、アンドゥ時にステップを遡ってシミュレーションの実行を取り消させるためのボタン(左向きの三角印)44bとのアイコンが設けられている。またニモニックリストの子ウィンドウ44の右端には、ニモニックリストの表示を上下方向にスクロールさせるスクロールバー44cが設けられている。
【0030】
図3に示すようにシミュレータのプログラムをメインウィンドウ40上で起動した状態で、ステップ実行のモードを選択して1ステップずつシミュレーションを実行する場合、オペレータがツールバー40cのアイコンのボタン44aをクリックすると命令が1ステップずつ実行され、図に示すように、実行中のステップのニモニックリストと、ステップの実行に関わるラダープログラム上のデバイスが反転表示等で示される。
【0031】
次に、シミュレーションのステップ実行の手順を、図4のフローチャートを基に説明する。
実行するステップのステップ番号を、バッファ108のNum番目に保存し(ステップS1)、前回のステップの母線情報と今回のステップの母線情報をステップ番号に対応付けて、バッファ108に保存する(ステップS2)。
デバイスの種類,現在値,状態が変化した場合は、デバイスの種類、現在値又は状態を表すデータのビット数、現在値又は状態をバッファ108に保存する(ステップS11)。
実行する命令がスタックを使用する命令の場合は各スタックの変化をバッファ108にそれぞれ保存する(ステップS21)。
【0032】
図5は、バッファ108への、母線用のスタックの状態の変化の記憶状態の一例を示す概念図である。
母線用のスタックの状態の変化を、例えば以下の9つのパターンに分けた場合、
(1) スタックの先頭から“0”がポップされる
(2) スタックの先頭から“1”がポップされる
(3) スタックの先頭に何か(?:“0”又は“1”のいずれであってもよい)がプッシュされる
(4) スタックの先頭の“0”が(?)に変更される
(5) スタックの先頭の“1”が(?)に変更される
(6) スタックの先頭から2つの値“00”にANDかORが適用されて(?)になる
(7) スタックの先頭から2つの値“01”にANDかORが適用されて(?)になる
(8) スタックの先頭から2つの値“10”にANDかORが適用されて(?)になる
(9) スタックの先頭から2つの値“11”にANDかORが適用されて(?)になる
【0033】
図5に左向きの矢印で示すアンドゥ時には、かっこ内に示すような動作を行うことで元の状態が復元される。即ち、
(1) “0”をプッシュ
(2) “1”をプッシュ
(3) ポップ
(4) ポップして“0”をプッシュ
(5) ポップして“1”をプッシュ
(6) “00”をプッシュ
(7) “1”“0”の順でプッシュ
(8) “0”“1”の順でプッシュ
(9) “11”をプッシュ
従って、スタックの状態の変化がいずれのパターンであるかを保存しておけば、変更前のスタックの状態が保存されたことになる。
【0034】
デバイス情報のバッファを例に説明すると、「デバイスX0・16ビット幅・1F53」の値のデバイスに、シーケンスの52ステップ目で変化があった場合、デバイス情報のバッファに「デバイスX0・16ビット幅・1F53・52ステップ目」という情報を記録し、現在の位置を示すポインタを1つずらす。
アンドゥ時にはリングバッファを逆方向に辿っていき、52ステップ目でデバイスX0に16ビット幅で「1F53」の値を代入する。
【0035】
また、ステップ番号のバッファを例に説明すると、例えば、
1 LD X0
2 OUT Y0
3 CJ P2
4 LD X1
5 OUT Y1
6 P2
7 LS X2
8 OUT Y2
・
・
のようなプログラムの場合、実行順序は「1→2→3→6→7→8→」であるので、この番号をポインタを1つずつずらしながらリングバッファに貯めていく。アンドゥ時にはリングバッファに格納されているステップを遡っていく。
【0036】
また、スタック用のバッファを、CALL命令のスタック用のバッファを例に説明する。CALL命令のスタックには、CALL命令が実行される都度、現在実行しているジャンプ前のステップ数、即ち、ジャンプ先からリターンした時の戻るべきステップ数が積まれていく。
【0037】
例えば、ステップ10が「CALL 30」という命令であってステップ30にジャンプし、ステップ33でリターンするシーケンスの場合、ステップ10の実行でスタックには「10」がプッシュされ、ステップ33の実行でスタックから「10」がポップされる。このとき、CALL命令のスタック用のリングバッファには、
「10ステップ目 0」(ここで、実際には「10ステップ目、 、PUSH」という操作が行われているが、アンドゥ時にはスタックの先頭に積まれている値が何であっても、それをポップすれば元の状態が復元できるので、“0”を記憶することにする)
「33ステップ目、9、POP」(ポップされた場合、アンドゥ時にはプッシュの操作を行って元の状態を復元するが、リングバッファには、元の状態に戻すべきステップ数から“1”を減じた値を記憶しているので、プッシュの操作は値に“1”を加える操作を伴う)
と記憶しておく。
【0038】
アンドゥ時には、リングバッファの値が“0”(プッシュ)の場合はスタックの先頭の値をポップする。またリングバッファの値が“0”以外の場合は、その値に“1”を加えた値をスタックにプッシュする。
【0039】
また、シミュレーションの結果、例えばあるステップでデバイスが所要のふるまいをしなかった場合、又は複数通りのテストを行う場合、図3に示すような画面でオペレータがツールバー40cのアイコンのボタン44bをクリックしてステップを遡ることでシミュレーションの実行が1ステップずつ取り消され、デバイス,母線,スタックの値又は状態は各ステップを実行する前の値又は状態に復元される。
【0040】
また、ステップ実行の途中でデバイスの値又は状態をダイアログ・ボックス44bに対するキー入力等で変更した場合も、シミュレーションの実行により変化する前の値又は状態がバッファ108にステップ番号に対応付けて保存される。ステップを遡ってシミュレーションの実行が1ステップずつ取り消された場合、デバイス,母線,スタックの値又は状態は変更される前の値又は状態に復元される。
【0041】
次に、実行されたシミュレーションの実行を取り消すアンドゥ時の手順を、図6のフローチャートを基に説明する。
ボタン44b(左向きの三角印)のクリックによりアンドゥが指示されると、リングバッファのポインタをNum番目から1だけ減算してステップ番号を前のステップに戻す(ステップS31)。前回のステップの母線情報と今回のステップの母線情報をバッファ108に保存する(ステップS32)。バッファ108に、デバイスの値で変化したものが残っているか否かをチェックし(ステップS33)、残っているデバイスの値を全て復元して(ステップS34)、ステップS35に移行する。
【0042】
次に、バッファ108に母線の状態の変化が保存されているか否かをチェックし、状態が変化している場合は母線の状態を復元し(ステップS36)、ステップS37に移行する。
この場合、母線のスタックの状態は、図5に示す左の状態に戻すことで復元される。
【0043】
ステップS35のチェックの結果、母線の状態が変化していない場合は他のスタック群の状態が変化しているか否かをそれぞれチェックし(ステップS37)、変化している場合はそのスタックの状態を復元し(ステップS38)、変化していない場合は処理を終了する。
【0044】
なお、シミュレーションを開始するステップは先頭のステップからに限らず、ステップ番号等の指定により任意のステップにジャンプすることができる。
このジャンプ機能により、プログラムの途中から問題の箇所を重点的にシミュレーションすることができる。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明のデータ処理装置は、シミュレーションを開始するステップを指定することで、プログラムの途中から問題の箇所を重点的にシミュレーションすることができ、またシミュレーションの実行によって変化する、又はキー入力等によって変更する、デバイス番号、現在値等の値、又はデバイス,母線,スタックのオン/オフ等の変化前又は変更前の値又は状態を保存しておき、実行したシミュレーションの、ステップ単位での実行取り消しの指示を受け付け、実行取り消しが指示された場合には、実行前の値又は状態を復元する所謂アンドゥ機能を実現することにより、ステップ単位で遡った所からのシミュレーションの再実行を可能として、デバッグ効率が高いという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデータ処理装置を使用したシーケンス制御装置のブロック図である。
【図2】本発明のデータ処理装置のブロック図である。
【図3】本発明のデータ処理装置のシミュレーション時の画面表示例の図である。
【図4】本発明のデータ処理装置のステップ実行時の手順のフローチャートである。
【図5】本発明における母線状態を保存するスタックの変化の記憶状態の概念図である。
【図6】本発明のデータ処理装置のアンドゥ実行時の手順のフローチャートである。
【符号の説明】
10 パーソナルコンピュータ
20 PLC
100 ハードディスク
101 入力部
102 CPU
103 ROM
104 RAM
104a プログラム領域
104b データ領域
105 CRT
106 シリアル通信I/F回路
108 バッファ
D 記録媒体
Claims (3)
- 複数のステップからなるシーケンスプログラムのシミュレーション機能を備えたデータ処理装置において、
指定した前記シーケンスプログラムのステップからシミュレーションを開始するために、開始ステップ番号を指定するステップ番号指定手段と、
前記指定されたステップ番号から前記シーケンスプログラムのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
前記シミュレーション実行手段によるシミュレーション実行時に、1ステップ毎にシミュレーションを実行させる指示を受け付ける1ステップ実行指示手段と、
前記1ステップ実行指示手段により実行されるステップの、要素の値又は状態の変更を受け付ける変更指示手段と、
前記1ステップ実行指示手段による各ステップの実行によって、値又は状態が変化する要素の、該ステップを実行する前の値又は状態を、該ステップを特定する情報に対応付けて記憶するとともに、前記変更指示手段により変更される前の、前記ステップの要素の値又は状態を、該ステップを特定する情報に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記1ステップ実行指示手段により実行されたシミュレーションのステップを、1ステップ単位での実行で取り消す指示を受け付ける1ステップ取消指示手段とを備え、さらに
前記1ステップ取消指示手段により前記シミュレーションのステップに対する実行取り消しが指示され、さらに取り消された該ステップの要素の値又は状態が前記変更指示手段により変更が指示されていた場合には、該値又は状態を、前記記憶手段から読出し、変更される前の値又は状態に復元し、
変更が指示されていない場合には、該ステップに対して前記記憶手段に記憶される値又は状態を読み出して、該ステップ実行前の値又は状態に復元する復元手段を備えることを特徴としたデータ処理装置。 - 前記データ処理装置は、さらに、
前記1ステップ実行指示手段による1ステップ実行後、前記シーケンスプログラムのシミュレーション実行を一時停止することを特徴とする請求項1に記載のデータ処理装置。 - 前記データ処理装置は、さらに、
シミュレーション画面表示手段を有し、
前記1ステップ実行指示手段および前記1ステップ取消指示手段はそれぞれ、前記シミュレーション画面表示手段におけるシミュレーション画面において、コマンドアイコンとして設けられることを特徴とした請求項1に記載のデータ処理装置。
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