JP4479131B2

JP4479131B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP4479131B2
Application number: JP2001194328A
Authority: JP
Inventors: 亨大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: JP2003015706A

Description

【発明の属する技術分野】
この発明は主に工作機械の制御を行なう制御装置に関するものである。
【従来の技術】
一般的に、工作機械の制御装置に搭載するシステムプログラムの開発での確認作業は、図８に示すように、パソコン１０１等で作成したプログラムを実際の工作機械１０３や工作機械から駆動部の構成を除いて簡易的な入出力を可能としたシミュレーションスタンド１０４に取り付けられた状態の制御装置（以下、ＮＣ制御部）１０２で動作確認する方法が主流であった。
【０００１】
図９は、この方法でプログラムの作成から動作確認をするまでの各装置間での処理を示している。まず、Ｓ／Ｗ開発者が、機械制御（以下、ＰＬＣ）開発用プログラム１０５及びＮＣシステム開発用プログラム１０６とがインストールされているパソコン１０１を使って、ＰＬＣ実行プログラム及びＮＣシステム実行プログラムを作成し、記憶媒体に一旦保存する。
【０００２】
保存されたデータの内、ＰＬＣ実行プログラムはシリアル通信１０７を用いてＮＣ制御部１０２のＩＯ制御インタフェース部１０８経由でＰＬＣ処理用メモリ１０９へ転送される。一方、ＮＣシステム実行プログラムはシリアル通信１１０により専用ＲＯＭライタ装置１１１に転送され、ＲＯＭ１１２に書き込まれ、ＮＣ制御部１０２に実装される。
【０００３】
この状態からＮＣ制御部１０２でＰＬＣ実行プログラムを起動させると、ＰＬＣ制御部１１３で演算され、演算結果のデータを機械ＩＯ通信部１１４から機械データインタフェース部１１５に転送される。
【０００４】
機械データインタフェース部１１５は、図１０に示すようにＮＣ制御部１０２から受信した機械出力データを機械ＩＯ通信コントローラ１１６、機械出力インタフェース回路１１７を介して複数の機械出力データとして工作機械１０３に出力し、逆に工作機械１０３の外部モジュールから出力される複数の機械入力データを受け取り、機械入力インタフェース回路１１８、機械ＩＯ通信コントローラ１１６を介して定期的にデータをＮＣ制御部１０２に送信する。これにより実際の動作をもとにプログラムの正誤を確認できる。
【０００５】
このように従来のプログラム開発では、プログラム開発をする装置と動作確認を行なう実機とが別々であるため、作成されたプログラムの実機上へのダウンロードや不具合箇所修正作業に伴うＳ／Ｗ開発者のパソコンと実機との行き来に非常に時間を費やされる点が問題視されていた。
【０００６】
これに対し、特開平５−４６４３６号公報では複数の周辺制御装置を制御する中央制御装置の制御ソフトウェアを開発する上で、開発機上で実設備における動作確認を行なえるようにするため、周辺制御装置の機能を仮想化している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにソフトウェアで仮想的処理を行なうには、作成したプログラムがＩ／Ｏ命令を仮想Ｉ／Ｏ空間に対する書き込みで代用するように修正する必要があるため、プログラム動作確認後に再度この点を修正し直す必要があるという問題があった。
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、簡便な手段でプログラム作成から動作確認までを行なえる装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明にかかる制御装置は、プログラムを作成するとともに、入力手段により入力される入力情報に基づき機械入力データを生成する制御手段と、前記機械入力データに基づき前記プログラムを実行して機械出力データを生成する制御部模擬基板と、前記制御手段との間でバスを介して前記機械入力データの受信および前記機械出力データの送信を行うとともに、前記制御部模擬基板との間で機械ＩＯ通信手段を介して前記機械入力データの送信および前記機械出力データの受信を行う機械入出力模擬基板と、を有する。
【０００９】
また、第一の基板及び第二の基板は、パソコンと接続可能なパソコン標準バスを有する。
【００１０】
さらに、第一の基板及び第二の基板は、パソコン電源からの電力供給と外部からの電力供給とを切換える切換手段を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明によるパソコンを使用した制御装置の概略図、図２はパソコンの内部構成を記したブロック図である。図中、パソコン１は汎用のパーソナルコンピュータであって、第一の基板である制御部模擬基板２及び第二の基板である機械入出力模擬基板３は、パソコンのサポートする標準バスのインタフェースを備えており、パソコンバス４上に実装されパソコン制御部５と信号を送受信する。そのため、制御部模擬基板２及び機械入出力模擬基板３の基板形状および構造はパソコンのサポートする標準バスの規格に準拠したものあるいは互換性が保てる範囲であれば多少形状の異なるものでも良い。
【００１２】
図３は御部模擬基板２及び機械入出力模擬基板３の構成を示すブロック図である。図中、制御部模擬基板２は、ＮＣ演算及びデータ通信を制御するＣＰＵ６と、ＣＰＵ６がデータを処理する際にデータを保管するＣＰＵ処理用メモリ７と、作成されたＰＬＣ実行プログラムを演算するＰＬＣ制御部１０と、ＰＬＣ制御部で演算する際にデータを保管するＰＬＣ処理用メモリ１１と、機械入出力基板３とデータを送受信する機械ＩＯ通信部１２と、パソコンバス４と接続され２ポートメモリ９とパソコン制御部５との間でのデータの送受信を中継するパソコンバスインターフェース部８と、ＩＯ制御インタフェース部１３と、駆動系シミュレーション部１４とを有している。
【００１３】
これらの制御回路構成およびデバイスは実際に工作機械に実装されているものと同等であり、アドレスマップなどＳ／Ｗから見たシステムのマッピングも実際の工作機械と同等である。
【００１４】
また、機械入出力模擬基板３は、データ通信を制御するＣＰＵ１５と、ＣＰＵ１５がデータを処理する際にデータを保管するＣＰＵ処理用メモリ１６と、制御部模擬基板２と機械データを送受信する機械ＩＯ通信部１７と、パソコンバス４と接続され２ポートメモリ１９とパソコン制御部５との間でのデータの送受信を中継するパソコンバスインターフェース部１８と、通信プログラムを格納するＲＯＭ２０とを有している。
【００１５】
図４はプログラムを作成してからのパソコン１内での制御部模擬基板２の各実行プログラムの処理順序である。まず、Ｓ／Ｗ開発者はこのプログラム開発装置のパソコン機能にインストールされているＰＬＣ開発用プログラムとＮＣシステム開発用プログラムを利用してＰＬＣ実行プログラム及びＮＣシステム実行プログラムを作成し記憶媒体に保存する。
【００１６】
次いで、動作確認の対象となる各実行プログラムは、パソコン制御部５からの指令により記憶媒体からパソコンバス４経由で制御部模擬基板２のパソコンバスインターフェース部８を通って２ポートメモリ９へ転送される。制御部模擬基板２のＣＰＵ６は２ポートメモリ９上に転送されたプログラムを解読し、ＮＣシステム実行プログラムをＣＰＵ処理用メモリ７に展開し、ＰＬＣ実行プログラムをＰＬＣ処理用メモリ１１に展開する。このように各実行プログラムが展開されたあと、ＮＣシステム実行プログラムから実行を開始し、引き続きＰＬＣ実行プログラムを実行する。
【００１７】
図５は制御部模擬基板２のＰＬＣ制御部で演算された機械ＩＯデータの流れを機械入出力模擬基板３での流れを中心に示している。ＰＬＣ実行プログラムは、今までは、工作機械から出力される機械データをもとにして動作するものであったが、ここでは、実際の工作機械あるいは機械入出力模擬テスターなどの周辺機器から送信してもらっていた機械データを、機械入出力模擬基板３から出力されるデータで代用している。
【００１８】
図中、ＰＬＣ制御部１０はＰＬＣ処理用メモリ１１に展開されたＰＬＣ実行プログラムをもとに機械データを演算する。次いで、ＣＰＵ６は演算された機械データをＰＬＣ処理用メモリ１１から機械ＩＯ通信部１２へ転送し、制御部模擬基板２と機械入出力模擬基板３との間を接続するシリアル通信線を介して機械入出力模擬基板３上の機械ＩＯ通信部１７へ転送する。機械入出力模擬基板３上のＣＰＵ１５は機械ＩＯ通信部１７上の機械データを読み出し、２ポートメモリ１９へ転送する。一方、パソコン制御部５上で動作する機械入出力シミュレーションプログラムは、パソコンバス４に接続されているパソコンバスインターフェース部１８を介して２ポートメモリ１９上の機械データを取り込み、パソコンモニターにＳ／Ｗ開発者が認識できる形に変換し出力する。
【００１９】
機械側からの入力情報は、Ｓ／Ｗ開発者によりパソコンのキーボードやマウスなどの入力機器から模擬的に入力され、機械入出力シミュレーションプログラムによって機械入力データとして変換され、パソコンバス４から機械入出力模擬基板３のパソコンバスインターフェース部１８を経由して２ポートメモリ１９へ転送される。機械入出力模擬基板３上のＣＰＵ１５は２ポートメモリ１９に書きこまれた機械入力データを機械ＩＯ通信部１７へ転送し、シリアル通信線を経由して制御部模擬基板２の機械ＩＯ通信部１２へ転送する。制御部模擬基板２上のＣＰＵ６は機械ＩＯ通信部１２に転送されてきた機械入力データをＰＬＣ処理用メモリ１１へ転送し、ＰＬＣ制御部１０がその機械入力データをもとにＰＬＣ実行プログラムを実行して、新たに機械出力データを生成する。生成された機械出力データは再び上述のシーケンスに従い制御部模擬基板２から機械入出力模擬基板３の間を転送され処理される、というサイクルを繰り返す。
【００２０】
本サイクルを繰り返すなかでＳ／Ｗ開発者は、模擬的に与える機械入力データとそのデータをもとに制御部模擬基板２が転送してくる機械出力データをパソコンモニターで確認しながら作成されたプログラムの動作検証を容易に行なうことが可能となる。
【００２１】
また、パソコンの標準バスの規格に沿うものを使用するため、汎用型のパソコンに基板を装着するだけで装置の用意ができるので、作業が簡易化されるとともに、省スペースで開発可能である。
【００２２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図６を基に説明する。なお、実施の形態１と同様の構成、機能については同一の番号を付し、説明を省略する。また、複数枚の基板を並べた場合に、１枚目と同一の基板については１枚目の付番の後にａを付けることで区別しており、同一の機能である。
図６は複数の制御部模擬基板２がパソコンバス４上に実装され、互いの持ち得る各種データを共有する場合の処理の流れを示す。ここで２台の制御部模擬基板２と２ａと機械入出力模擬基板３と３ａを例とし、以下に動作を示す。
【００２３】
同一のパソコンバス４上に実装された制御部模擬基板２、２ａにおいてそれぞれが独自の機械入出力模擬基板３、３ａと接続されている。この際、パソコンのバススロットの許す限り同一のパソコン上ですべての基板を実装することが可能であるが、パソコンのサポートするバススロットよりも多い数の制御部模擬基板および機械入出力模擬基板を実装する場合はパソコンは複数台にまたがっても良い。但し、制御部模擬基板２、２ａ同士は同一パソコンのバス上に実装されるものとする。
【００２４】
制御部模擬基板２上のＣＰＵ６がＣＰＵ処理用メモリ７で算出したデータ、あるいはシリアル通信線で接続される機械入出力模擬基板３上のＣＰＵ１５が演算実行し出力した機械出力データなどの各種データを２ポートメモリ９に対して書きこむ。制御部模擬基板２ａのＣＰＵ６ａは制御部模擬基板２の２ポートメモリ９上のデータをパソコンバス４を経由して読み出す。この際、パソコンバスがＰＣＩバスのようにバスマスタ／スレーブ機能をサポートしている場合、制御部模擬基板２ａ上のＣＰＵ６ａはパソコンバスインタフェース部８ａ上にマッピングされたメモリ領域をアクセスすることにより能動的に制御部模擬基板２のパソコンバスインタフェース部８を介して２ポートメモリ９上のデータを読み出すことができる。
【００２５】
同様に制御部模擬基板２ａ上の演算処理された各種データも制御部模擬基板２ａ上の２ポートメモリ９ａに書きこむことで、制御部模擬基板２から能動的に読み出しが可能となりデータの利用が可能となる。なお、この共有されるデータは制御部模擬基板２上で動作するＮＣシステム実行プログラムにおいて、ある特定の処理が完了した時点でハンドシェイクに用いるフラグデータであっても良い。
【００２６】
以上のように複数枚の基板を実装することで、一台のパソコンで複数台の制御装置について動作確認が可能となる。
【００２７】
実施の形態３．
この実施の形態では、制御部模擬基板および機械入出力模擬基板を搭載することによりパソコンの本来の電源供給量を超えて必要となる場合の対応手段について図７を基に説明する。
【００２８】
図７（ａ）中、制御部模擬基板２、２ａおよび機械入出力模擬基板３、３ａは、パソコンバスインタフェース部８、８ａ、１８、１８ａを介してパソコンバス４と接続され、このパソコンバス４から電力も供給される。また、制御部模擬基板２、２ａおよび機械入出力模擬基板３、３ａには、電源ラインの切換を行なう電源ライン切換回路２１があり、パソコンバス４から電源ライン切換回路２１へ電力を供給するパソコン側電源供給ライン２３と、外部電源供給ユニット２４からの電力を受ける別系統の外部電源側供給ライン２５とを有している。
【００２９】
このような、回路を有することで、パソコンに実装される各種基板の枚数により必要とされる電源容量の総和がパソコンの供給可能な電源容量を越えてしまう場合には、図７の電源ライン切換回路２１外部電源供給側に切換えることで外部電源供給ユニット２４からの電力供給を有効にし、パソコン電源供給ライン２３を回路的に分断する。
【００３０】
このように図７（ａ）では電源ライン切換回路２１を機械的な切換スイッチとしているが、図７（ｂ）に示すように、パソコンに接続されるキーボードやマウスによりパソコン制御部上で動作する接点切換用プログラムを設け、このプログラムを起動することでバスインタフェース部８、８ａ、１８、１８ａ回路内にサポートされているＩＯポートの電源切換設定ビット２６をＯＮすることにより電源ライン切換回路２２のゲートを制御し、電源ラインを切換えてもよい。
【００３１】
以上のようにすることで、パソコンに基板を実装して電力不足となっても、外部から電力を供給できるため、多数枚の基板を並設でき処理能力が向上する。
【００３２】
【発明の効果】
プログラムを解読してプログラムを実行しデータを演算する機能を有する第一の基板と、
第一の基板と接続され、データをもとにシミュレーションを行なう第二の基板とを有するので、
作成されたプログラムの動作検証を容易に行なうことが可能となる。
【００３３】
また、第一の基板及び第二の基板は、パソコンと接続可能なパソコン標準バスを有するので、
汎用型のパソコンに基板を装着するだけで装置の用意ができ、作業が簡易化されるとともに、省スペースで開発可能である。
【００３４】
さらに、第一の基板及び第二の基板は、パソコン電源からの電力供給と外部からの電力供給とを切換える切換手段を有するので、
多数枚の基板を並設でき処理能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるパソコンの概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるパソコンの構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における制御部模擬基板及び機械入出力模擬基板の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における制御部模擬基板での処理の流れを示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１における機械入出力模擬基板での処理の流れを示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２における複数の制御部模擬基板及び機械入出力模擬基板を配置した構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３における外部電源切換機構を示すブロック図である。
【図８】従来のプログラム開発装置のシステムである。
【図９】従来のプログラム開発から確認までの処理の流れを示すブロック図である。
【図１０】従来の機械データインターフェース部の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１パソコン、２制御部模擬基板、３機械入出力模擬基板、４パソコンバス、５パソコン制御部、６ＣＰＵ、７ＣＰＵ処理用メモリ、８パソコンバスインターフェース部、９２ポートメモリ、１０ＰＬＣ制御部、１１ＰＬＣ処理用メモリ、１２機械ＩＯ通信部、１３ＩＯ制御インタフェース部、１４駆動系シミュレーション部、１５ＣＰＵ、１６ＣＰＵ処理用メモリ、１７機械ＩＯ通信部、１８パソコンバスインターフェース部、１９２ポートメモリ、２０ＲＯＭ、２１電源ライン切換回路、２２電源ライン切換回路、２３パソコン側電源供給ライン、２４外部電源供給ユニット、２５外部電源側供給ライン、２６電源切換設定ビット、２７ゲート。

Claims

プログラムを作成するとともに、入力手段により入力される入力情報に基づき機械入力データを生成する制御手段と、
前記機械入力データに基づき前記プログラムを実行して機械出力データを生成する制御部模擬基板と、
前記制御手段との間でバスを介して前記機械入力データの受信および前記機械出力データの送信を行うとともに、前記制御部模擬基板との間で機械ＩＯ通信手段を介して前記機械入力データの送信および前記機械出力データの受信を行う機械入出力模擬基板と、
を有する制御装置。
前記制御部模擬基板は、前記プログラムを前記制御手段から前記バスを介して受信することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記制御手段は、前記入力情報と、前記機械入出力模擬基板から受信する前記機械出力データとを、表示手段に表示させることを特徴とする請求項１または２記載の制御装置。
前記機械入出力模擬基板及び前記制御部模擬基板は、パソコンと接続可能なパソコン標準バスを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の制御装置。
前記機械入出力模擬基板及び前記制御部模擬基板は、パソコン電源からの電力供給と外部からの電力供給とを切換える切換手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の制御装置。