JP4969315B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、プログラマブルコントローラに係り、さらに詳しくは、運用中のプログラマブルコントローラ内部のデータを表示するＰＬＣ動作表示システムの改良に関する。

プログラマブルコントローラ（本明細書では、適宜、ＰＬＣと略す）は、ＦＡ（Factory Automation）制御システムにおいて広く使用されているシーケンス制御装置であり、ラダープログラムと呼ばれる専用プログラムに従って動作する。また、ＰＬＣは、ラダープログラムを実行する運用モード（いわゆるＲＵＮモード）と、ラダープログラムを実行しない非運用モード（いわゆるＰＲＯＧＲＡＭモード）とがあり、運用モード中は、ラダープログラムが繰り返しスキャンされている。

ラダープログラムは、ユーザによって作成されＰＬＣに転送される。このラダープログラムのデバッグを行うためには、運用モード中におけるＰＬＣ内部のデータを観察できることが望ましい。このため、ＰＬＣに端末装置を接続し、運用モード中のＰＬＣから、その内部データをリアルタイムで取得して表示するＰＬＣ動作表示システムが知られている。

しかしながら、一般に、外部の端末装置が、デバッグに必要となるデータをＰＬＣから取得するのに要する時間は、ＰＬＣ内部のスキャン周期に比べて遙かに遅く、必要な全てのデータをスキャン周期ごとに取得することはできない。このため、ＰＬＣの内部データをリアルタイムに取得しようとしても、データの取りこぼしが多く、ラダープログラムのデバッグには十分に活用できないという問題があった。

このような問題への対処方法としては、ＰＬＣ内におけるラダープログラムの実行速度を低下させてスキャン周期を長くすることによって、データの取りこぼしを防ぐ方法が考えられる。しかしながら、プログラムの実行速度を変更すると、例えば制御対象装置の反応速度などによって生じる影響が変化し、種々の問題を引き起こす。また、実際に生産ラインで使用しているＰＬＣの動作を監視するような用途では、スキャン周期を長くすることによって生産効率を低下させてしまう。このようなスキャン周期を変更して行われるＰＬＣの監視は、ラダープログラムのロジック検証には有効であるが、実際の稼働時に生じる不具合を解析するためには、実際のスキャン周期でプログラムを実行させてＰＬＣ内部のデータを監視する必要があった。

そこで、トリガ機能を利用すれば、実際のスキャン周期でプログラムを実行しているＰＬＣ内部のデータを観察することができる。トリガー機能は、予め定められたトリガー条件が成立した場合に、条件成立時と、その前後における内部データを観察するという機能である。ところが、データの取りこぼしが多く発生している状態で、トリガ機能を利用しても、トリガー条件成立前のデータが取りこぼされていれば、そのデータを観察することができないという問題があった。
特開２００４−３１０５９２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、運用中のＰＬＣから時系列上で一部のデータが欠落した不連続なデータを取得し、時系列的に表示する表示装置において、トリガー条件が成立した場合に、より長く連続するデータをＰＬＣから取得可能にすることを目的とする。

第１の本発明によるプログラマブルコントローラは、プログラマブルコントローラの動作状態がデバイス値として格納される複数のデバイスからなるデバイスメモリと、監視対象に指定された上記デバイスから読み出されたデバイス値が書き込まれるリングバッファとを備え、上記リングバッファ内のデバイス値を時系列的に表示する端末装置が接続可能に構成されたプログラマブルコントローラであって、上記デバイス値に関する演算処理が記述された制御プログラムを繰り返し実行する制御プログラム実行手段と、上記制御プログラムの実行周期に同期して、上記リングバッファ内の時系列順の書込位置にデバイス値を書き込むデータ書込手段と、上記データ書込手段の平均書込速度よりも小さな平均読出速度で上記リングバッファ内のデバイス値を読み出し、上記端末装置へ送信するデータ送信手段と、上記データ書込手段による上記リングバッファへのデバイス値の書き込みを中止させるためのトリガー条件として、特定の上記デバイスに関する条件をユーザが指定するトリガー条件指定手段と、上記特定のデバイスについてトリガー条件の成立を判定するトリガー条件判定手段とを備え、上記データ書込手段は、上記トリガー条件が成立した場合、所定のデータ量だけデバイス値を書き込んだ後に、デバイス値の書き込みを中止し、上記データ送信手段は、上記データ書込手段がデバイス値の書き込みを中止した後に、上記トリガー条件の成立時点の前後に亘って予め定められた範囲で書き込まれているデバイス値のうち、上記平均書込速度及び上記平均読出速度の差により読み出すことができなかったデバイス値を読み出し、上記端末装置へ送信するように構成される。

第２の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記トリガー条件の成立後に上記データ書込手段が書き込む上記データ量をユーザが指定するためのトリガー位置指定手段を備えて構成される。

第３の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記データ送信手段が、トリガー条件が成立していない場合、上記リングバッファ上における上記データ書込手段の書込位置から当該データ送信手段の読出位置までの距離に基づいて、上記リングバッファ上の読出位置を一定距離だけジャンプさせ、時系列上で不連続となる位置に移動させるように構成される。

第４の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記データ送信手段が、上記プログラム実行手段による上記制御プログラムの実行開始後に上記データ書込手段が予め定められた所定量の上記デバイス値を上記リングバッファに書き込んだ場合に、上記リングバッファ内の上記デバイス値の上記端末装置への送信を開始するように構成される。

第５の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記データ送信手段が、トリガー条件が成立していない場合、上記データ書込手段による最新の書込位置までの時系列上で連続する一定量の上記デバイス値を読み出すように構成される。

第６の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記データ送信手段が、トリガー条件が成立していない場合、予め定められた周期で、上記リングバッファ上の読出位置を上記データ書込手段による最新の書込位置に移動させるように構成される。

第７の本発明によるプログラマブルコントローラは、上記構成に加えて、上記データ送信手段が読み出すことができなかった上記デバイス値の上記リングバッファ内における位置情報を記憶する欠落位置保持手段を備え、上記データ送信手段が、トリガー条件が成立した場合に、欠落位置保持手段が保持する上記リングバッファ内の位置情報に基づいて、読み出すことができなかった上記デバイス値を上記端末装置へ送信するように構成される。

本発明によれば、運用中のＰＬＣから時系列上で一部のデータが欠落した不連続なデータを取得し、時系列的に表示する表示装置において、トリガー条件が成立した場合に、より長く連続するデータをＰＬＣから取得可能になる。

実施の形態１．
［システムの概略構成］
図１は、本発明の実施の形態１によるＰＬＣ（Programable Logic Controller）動作表示システムの概略構成の一例を示した図である。このシステムは、１つのＰＬＣ１、当該ＰＬＣ１に接続された表示装置２、入力装置３及び出力装置４によって構成される。

ＰＬＣ１は、センサー、リレー接点、エンコーダ、スイッチなどの入力装置３と、モータ、ランプ、ソレノイドなどの出力装置４が接続され、入力装置３からの入力信号に基づいて、出力装置４への出力信号を生成するコントローラであり、その動作は、ＰＬＣ１内に保持されているラダープログラムによって決定される。

ＰＬＣ１の動作モードは、ユーザによって運用モード又は非運用モードに切り替えられる。運用モード時には、ラダープログラムが繰り返し実行され、非運用モード時には、上ラダープログラムの実行を停止している。

表示装置２は、動作モード中のＰＬＣ１内のデバイス値をリアルタイムで取得し、波形表示するための端末装置であり、専用の端末装置であってもよいが、通常は、パーソナルコンピュータに専用ソフトウエアをインストールすることによって実現される。ユーザは、この表示装置２を用いて、監視対象とするデバイスを予め指定しておければ、動作モード中のＰＬＣ１から、指定した上記デバイスに関し、時系列的に変化するデバイス値を繰り返し読み出して画面表示することができる。

ただし、表示装置２が、監視対象の各デバイスの値をＰＬＣ１から読み出すのに必要な平均時間は、表示装置２のＣＰＵの負荷状況や、ＰＬＣ１及び表示装置２間の通信速度などによって左右されるが、一般的に、ＰＬＣ１内部でラダープログラムが繰り返し実行される周期に比べて遙かに長い。このため、運用モード中のＰＬＣ１から、監視対象のデバイスについて、時系列的に変化するデバイス値の全てを読み出すことはできない。このため、時系列上において一部のデータが欠落した不連続のデバイス値をＰＬＣ１から取得し、一部が途切れた波形が表示される。

その一方で、ユーザが、トリガー条件を予め指定しておけば、当該トリガー条件が成立した場合に、欠落していた上記一部のデータを遡ってＰＬＣ１から読み出し、トリガー条件が成立しなかった場合に比べて、より長く連続している波形として画面表示することができる。つまり、トリガー条件の未成立時には不連続の波形が表示されているが、トリガー条件の成立後は、少なくともトリガー成立の前後の波形について、より長く連続する波形が表示される。

［ＰＬＣ１の構成］
図２は、図１のＰＬＣ１の一構成例を示したブロック図である。このＰＬＣ１は、プログラムメモリ１００、プログラム実行部１０１、デバイスメモリ１０２、入力処理部１０３、出力処理部１０４、モニタ動作設定部１１、データ書込部１２、トリガー条件判定部１３、データ送信部１４及びモニタリングメモリ１５により構成される。

プログラムメモリ１００は、ラダープログラムを保持する記憶手段である。ラダープログラムは、複数の命令コードからなり、シーケンス制御の手順を規定しているプログラムであり、図示しないプログラム作成装置を用いてユーザによって作成され、ＰＬＣ１内のプログラムメモリ１００へ予め転送されている。

プログラム実行部１０１は、プログラムメモリ１００から読み出したラダープログラムに基づいて演算処理を実行する。この演算処理は、デバイスメモリ１０２を参照して行われ、その処理結果もデバイスメモり１０２に格納される。運用モード中は、プログラム実行部１０１によって、ラダープログラムが繰り返し実行される。ラダープログラムを１回実行することはスキャンと呼ばれ、運用モード中はラダープログラムのスキャンが繰り返されている。一方、非運用モード時には、上記ラダープログラムのスキャンを停止している。

デバイスメモリ１０２は、その記憶領域が多数の小領域に分割されている。これらの小領域は「デバイス」と呼ばれ、１つのデバイスは、通常、１ビット又は１ワードの記憶容量からなる。ラダープログラムには、これらのデバイスに格納されたデータ（デバイス値）に関する演算処理が記述されている。つまり、デバイスメモリ１０２からデバイス値を読み出し、読み出したデバイス値に基づいて演算処理を行い、その演算結果をデバイスメモリ１０２にデバイス値として書き込む手順が規定されている。

上記入力装置３からの入力信号や上記出力装置４への出力信号は、デバイスメモリ１０２内のデバイスに予め割り当てられており、入力信号が変化すれば、当該入力信号に対応するデバイスの値が変化し、出力信号に対応づけられたデバイスの値を変更すれば、当該出力信号が変化する。また、ラダープログラムが内部状態を保持するために使用するデバイスもあり、このようなデバイスは仮想リレーと呼ばれている。

入力処理部１０３は、入力装置３からの入力信号を監視し、当該入力信号の状態をデバイスメモリ１０２内のデバイス値に反映させる入力処理を行っている。この入力処理は、ラダープログラムのスキャン周期に同期して行われ、例えば、プログラム実行部１０１によるラダープログラムの実行前に行われる。

出力処理部１０４は、デバイスメモリ１０２内のデバイス値を出力装置４への出力信号の状態に反映させる出力処理を行っている。この出力処理は、ラダープログラムのスキャン周期に同期して行われ、例えば、プログラム実行部１０１によるラダープログラムの実行後に行われる。

モニタ動作設定部１１は、動作表示のための各種設定データを表示装置２から受信し、保持している。ここでは、ユーザが監視対象に指定した１又は２以上のデバイスや、ユーザが指定したトリガー条件を表示装置２から受信している。監視対象のデバイスは、モニタ動作設定部１１からデータ書込部１２へ通知され、また、トリガー条件は、モニタ動作設定部１１からトリガー条件判定部１３へ通知される。

データ書込部１２は、監視対象に指定されたデバイスについて、そのデバイス値をデバイスメモリ１０２から読み出し、モニタリングメモリ１５へ書き込んでいる。このデータ書込処理は、スキャン周期に同期して、ラダープログラムの実行後であって入力処理の実行前に行われる。つまり、運用モード中は、監視対象のデバイスの値が、モニタデータとしてスキャンごとにモニタリングメモリ１５へ書き込まれていく。ただし、このデータ書込処理は、トリガー条件成立から一定時間が経過すれば中止される。

上記トリガー条件判定部１３は、ユーザの指定したトリガー条件が成立したか否かを判定している。トリガー条件は、デバイス値の論理式として指定することができる。この場合、当該論理式の値が真になればトリガー条件が成立し、トリガー成立フラグ１３ｆがセットされる。トリガー成立フラグ１３ｆは、初期値がオフ状態であり、トリガー条件成立後はオン状態となる。また、ラダープログラム中にトリガー命令を記述することによってトリガー条件を指定することもできる。この場合、トリガー命令が実行されればトリガー条件が成立し、トリガー成立フラグ１３ｆがセットされる。また、トリガー条件の成立は、表示装置２にも通知される。

データ送信部１４は、表示装置２からのデータ読出要求に基づいて、モニタリングメモリ１５内のモニタデータを読み出して表示装置２へ送信する。ここでは、一定量（例えば４ＫＢ）のデータをまとめて読み出し、表示装置２へ出力しているものとする。

モニタリングメモリ１５は、データ書込部１２によって書き込まれたデータを保持している記憶手段である。このモニタリングメモリ１５には、リングバッファが用いられる。リングバッファとは、連続する有限のメモリ空間の両端を仮想的につないで、無限に連続するメモリ空間として使用するバッファである。例えば、アドレスを順にインクリメントしてアクセスしていく場合、最後のアドレスに対しアクセスした後は、再び最初のアドレスに戻り、当該最初のアドレスに対しアクセスするという使い方がなされる。

［表示装置の構成］
図３は、図１の表示装置２の一構成例を示したブロック図である。この表示装置２は、波形表示部２１、データメモリ２２、データ取得部２３、操作入力部２４及びモニタ動作指定部２５により構成される。

データ取得部２３は、ＰＬＣ１へデータ読出要求を送信し、ＰＬＣ１内のモニタリングメモリ１５からモニタデータを取得している。ＰＬＣ１から取得したモニタデータは、データメモリ２２に格納される。このデータ取得部２３は、一定量のモニタデータをまとめてＰＬＣ１から取得している。ここでは、４ＫＢのデータをまとめて取得しているものとして説明する。

波形表示部２１は、データメモリ２２に保持されているモニタデータを時系列的に表示する表示手段であり、監視対象として指定されたデバイスごとに波形を表示している。

操作入力部２４は、ユーザが操作入力を行う手段であり、マウスなどのポインティングデバイスやキーボードを用いて、監視対象となるデバイスの指定や、トリガー条件などのモニタ動作指定が入力される。これらのモニタ動作指定は、モニタ動作指定部２５によってＰＬＣ１のモニタ動作設定部１１へ送信される。

［動作説明］
図４は、トリガー条件が未成立の場合における動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）〜（ｅ）には、モニタリングメモリ１５に対するデータ書込部１２によるデータ書き込みとデータ送信部１４によるデータ読み出しの様子が時系列的に示されている。図中の円は、その円周上の位置が、モニタリングメモリ１５上のアドレスに相当し、黒い三角が、データ書込部１２の書込位置、白い三角が、データ送信部１４の読出位置を示している。

図中の（ａ）には、ＰＬＣ１の運用開始時の様子が示されている。書込開始位置Ｓは、データ書込部１２がモニタデータの書き込みを開始するモニタリングメモリ１５上の位置である。ＰＬＣ１を非運用モードから運用モードへ切り替えると、データ書込部１２は、図示した円周上を書込開始位置Ｓから反時計回りに移動しながら、モニタデータを書き込んでいく。

図中の（ｂ）は、データ書込部１２が、表示装置２がまとめて取得するデータ量（４ＫＢ）のモニタデータをモニタリングメモリ１５に書き込んだときの様子が示されている。このとき、ＰＬＣ１から表示装置２へデータ読出許可が通知され、表示装置２がＰＬＣ１からモニタデータの取得を開始する。

図中の（ｃ）には、表示装置２が１回目のモニタデータの取得を完了したときの様子が示されている。このとき、データ送信部１４の読出位置は、書込開始位置Ｓから４ＫＢ分だけ進んだ位置にあるが、データ書込部１２の書込位置は、上記読出位置から更に４ＫＢ分を越えて先に進んでいる。データ書込部１２によって書き込まれる単位時間当たりの平均データ量は、データ送信部１４によって読み出される単位時間当たりの平均データ量よりも多いため、図中では、読出位置よりも書込位置がより早く回転していくからである。

データ送信部１４は、１回目のモニタデータの読み出し完了すると、その時点においてデータ書込部１２が書き込みを完了している最新の４ＫＢを次の読み出し対象とする。つまり、図中の（ｃ）に示された書込位置までの４ＫＢ分について、表示装置２は、引き続きモニタデータを取得する。

図中の（ｄ）は、表示装置２による２回目のデータ取得が完了した場合の様子が示されている。図中にハッチングを付して示した領域ａ１は、データ書込部１２の平均書込速度と、データ送信部１４の平均読出速度の差によって、読み出すことが出来なかった記憶領域であり、この記憶領域に保持されていたモニタデータは、表示装置２が取得できなかった欠落データとなる。

図中の（ｅ）は、表示装置２による３回目のデータ取得が完了した場合の様子が示されている。この場合、記憶領域ａ１及びａ２に保持されていたモニタデータが、表示装置２の取得できなかった欠落データとなっている。トリガー条件が成立するまでは、その後も同様の動作が繰り返される。

図５は、トリガー条件が成立した場合における動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）〜（ｅ）には、モニタリングメモリ１５に対するデータ書込部１２によるデータ書き込みとデータ送信部１４によるデータ読み出しの様子が時系列的に示されている。図中の円は、その円周上の位置が、モニタリングメモリ１５上のアドレスに相当し、黒い三角が、データ書込部１２の書込位置、白い三角が、データ送信部１４の読出位置を示している。

図中の（ａ）には、図４に示したデータ書き込みとデータ読み出しが行われているときの様子が示されている。図中の（ｂ）には、その後にトリガー条件が成立し、トリガー成立フラグ１３ｆがセットされた時の様子が示されている。トリガー位置Ｔは、トリガー条件が成立したときのデータ書込部１２による書込位置である。

図中の（ｃ）〜（ｅ）には、トリガー条件成立後の様子が示されている。トリガー条件成立後も、一定時間が経過するまでは、トリガー条件成立前と全く同様の動作が行われている。図中の（ｄ）には、当該一定時間が経過したときの様子が示されている。ここでは、上記一定時間が、データ書込部１２の書込位置が半周する時間、つまり、データ書込部１２が、モニタリングメモリ１５のメモリ容量の半分を書き込む時間となっている。

その後、データ書込部１２は、モニタリングメモリ１５へのモニタデータの書き込みを中止する。このとき、ＰＬＣ１から表示装置２へトリガー条件成立が通知される。ただし、表示装置２は、ＰＬＣ１からトリガー条件成立が通知され、データ書込部１２によるデータ書き込みが中止された後も、読出位置が書込位置に到達するまでは同様の動作を継続する。

図中の（ｅ）は、読出位置が書込位置に到達した時の様子が示されている。表示装置２は、読出位置が書込位置に到達すると、モニタリングメモリ１５に保持されているデータであって、読み出されていなかった記憶領域ｂ１〜ｂ４のモニタデータを読み出し、欠落データとなっていた不連続部分を補完する。この様にして、表示装置２は、トリガー条件成立前は、欠落データを挟んで不連続のモニタデータを取得しているが、トリガー条件が成立した場合には、トリガー条件成立の前後について連続するモニタデータを取得することができる。

図６は、表示装置２による波形表示の一例を示した図である。図中の（ａ）には、トリガー条件が成立していない場合における波形表示が示され、（ｂ）には、トリガー条件が成立した場合における波形表示が示されている。また、（ａ）、（ｂ）はいずれも２つのデバイスＡ及びＢが監視対象として指定されている場合である。

図中の（ａ）には、ＰＬＣ１の運用開始直後の波形が示されている。運用開始時の書込開始点Ｓから４ＫＢ分の波形が表示された後は、データ欠落部を挟んで４ＫＢ分の波形が離散的に表示された不連続な波形となる。データ欠落部の長さは、データ書込部１２による書込速度と、データ送信部１４による読出速度の差によって決まる長さであり、例えば、書込速度が読出速度の２倍であれば、波形の長さと、欠落部の長さが同一となる。

図中の（ｂ）では、トリガー条件成立の前後にわたって連続した波形が表示される。この連続する波形は、少なくともモニタリングメモリ１５の記憶容量に相当する長さを有している。また、トリガー条件成立後に、メモリ容量の半分に相当するモニタデータを書き込んだ後に、データ書き込みを中止しているため、トリガー点Ｔの前後に同じ幅で、連続する波形が確保される。

このようにして、トリガー条件が成立していない場合には、不連続な波形であってもＰＬＣ１からリアルタイムで取得したデバイス値に基づいて波形表示を行うとともに、トリガー条件が成立した場合には、その前後について完全な波形を表示することができる。

［ＰＬＣ１の動作］
図７及び図８のステップＳ１０１〜Ｓ１１１は、運用モード中におけるＰＬＣ１の動作の一例を示したフローチャートである。この処理は、ＰＬＣ１の動作モードを非運用モードから運用モードへ切り替えた場合に開始される。

まず、入力処理部１０３が、入力装置３からの入力信号の状態をデバイスメモリ１０２内のデバイス値に反映させる入力処理を実行する（ステップＳ１０１）。次に、プログラム実行部１０１によって、ラダープログラムが実行される（ステップＳ１０２）。このステップでは、複数の命令コードの順列からなるラダープログラムを先頭の命令コードから順に実行し、処理終了の命令コードが現れると終了する。つまり、１スキャン分の処理が行われる。その後、出力処理部１０４が、デバイスメモリ１０２内のデバイス値を出力装置４への出力信号の状態に反映させる出力処理が行われる（ステップＳ１０３）。

運用モードに切り替えた後、モニタリングメモリ１５に予め定められた量のデータが蓄積された時点で、表示装置２に対し、データ送信部１４がデータ読出許可を出力する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。表示装置２は、このデータ読出許可を待って、データ読出要求をＰＬＣ１へ出力する。表示装置２が一定量のデータ（例えば４ＫＢ）をまとめて読み出す場合、ＰＬＣ１を運用モードへ切り替えた後、スキャンが繰り返され、モニタリングメモリ１５に上記一定量（４ＫＢ）のモニタデータが蓄積され、まとめて読出し可能になったことが、上記データ読出許可によってわかる。

次に、トリガー成立フラグ１３ｆの状態をチェックする（ステップＳ１０６）。トリガー成立フラグ１３ｆが初期状態（オフ状態）であり、トリガー条件がまだ成立していない場合には、トリガー条件判定部１３が、今回のスキャンによってトリガー条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、トリガー条件が成立していれば、トリガー成立フラグ１３ｆがセットされる。なお、このトリガー成立フラグ１３ｆは、その後、トリガー条件が成立しなくなってもリセットされず、例えば、表示装置２からのリセット信号などによってリセットされる。

トリガー条件の判定が行われた後（ステップＳ１０７）、監視対象に指定されているデバイスについて、デバイスメモリ１０２からデバイス値が読み出され、モニタデータとしてモニタリングメモリ１５に格納される（ステップＳ１０８）。

一方、ステップＳ１０６において、トリガー成立フラグ１３ｆがオン状態、つまり、トリガー条件の成立後であった場合、当該トリガー条件成立から一定時間が経過しているか否かが判別される（ステップＳ１０９）。一定時間の経過は、タイマーのカウント値、スキャン数、又は、モニタリングメモリ１５への書き込みデータ量を所定値と比較することによって行われる。その結果、トリガー条件成立から一定時間が経過していなかった場合には、トリガー条件成立前と同様、モニタリングメモリ１５へモニタデータの書き込みが行われる（ステップＳ１０８）。

一方、トリガー条件成立から一定時間が経過している場合、表示装置２に対し、トリガー条件成立が通知される（ステップＳ１１０）。なお、トリガー条件成立から一定時間が経過している場合には、モニタリングメモリ１５への書き込みは行われない。

最後に、ＰＬＣ１の動作モードがチェックされ、運用モードから非運用モードへ変更されていれば、この処理を終了する。一方、動作モードに変更がなければ、ステップＳ１０１へ戻って、同様の処理を繰り返す（ステップＳ１１１）。

この様にして、ＰＬＣ１は、モニタリングメモリ１５に対し、１スキャンごとにモニタデータを書き込んでいくが、トリガー条件成立から一定時間が経過した後は、モニタリングメモリ１５に対するモニタデータの書き込みを中止する。この結果、モニタリングメモリ１５内にトリガー条件成立の前後におけるモニタデータが保持されている状態が維持される。

［表示装置２の動作］
図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、表示装置２の動作の一例を示したフローチャートである。まず、ユーザが指定した動作設定が、モニタ動作指定部２５によって非運用モードのＰＬＣ１へ送信される（ステップＳ２０１）。例えば、監視対象のデバイスと、トリガー条件がＰＬＣ１へ送信される。次に、ＰＬＣ１から非運用モードから運用モードへ切り替えられる（ステップＳ２０２）。ＰＬＣ１の動作モードの切替は、表示装置２から行ってもよいし、ＰＬＣ１のスイッチ操作により行ってもよい。

次に、ＰＬＣ１からデータ読出許可が通知されるのを待つ（ステップＳ２０３）。データ読出許可を受信すれば、データ取得部２３が、ＰＬＣ１に対しデータ読出要求を送信し、ＰＬＣ１からモニタデータを取得する（ステップＳ２０４）。このモニタデータの取得は、ＰＬＣ１からトリガー条件成立が通知されるまで繰り返し行われる（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０５においてトリガー条件成立が通知された場合、表示装置２は、読出位置が、停止している書込位置に追い付くまでは、モニタデータの取得（ステップＳ２０４の）を継続する（ステップＳ２０６）。その後、読出位置が書込位置に到達すれば、モニタリングメモリ１５内に保持されいてるモニタデータであって、まだ取得していないデータをＰＬＣ１に対して要求する（ステップＳ２０７）。つまり、欠落データとなっていたモニタデータを読み出して、モニタデータの不連続部分を補完する。

なお、ステップＳ２０７において、欠落データが読み出される際、モニタリングメモリ１５上のどの記憶領域を読み出すのかを把握しているのは、ＰＬＣ１内のデータ送信部１４であってもよいし、表示装置２内のデータ取得部２３であってもよい。データ送信部１４が、欠落データが格納されている記憶領域を認識している場合、表示装置２は、ステップＳ２０７において、具体的な読出位置を指定することなく読出要求を行えばよい。一方、データ取得部２３が、欠落データが格納されている記憶領域を認識している場合、ステップＳ２０７において、表示装置２からＰＬＣ１へ欠落データの記憶領域を指定した読出要求が行われる。

なお、図９では、非運用モード中のＰＬＣ１に対し、表示装置２から動作設定を送信する場合について説明したが、運用モード中のＰＬＣ１に対し動作設定を送信可能であれば、ステップＳ２０２を省略することができる。

図１０は、表示装置２による画面表示の一例を示した図であり、監視対象の中から表示対象を指定する際の画面表示である。図中の３００は表示対象となるデバイスの指定エリアであり、ユーザが、マウスでクリックして、チェックマークを表示させたデバイスが表示対象として指定される。ここではデバイスＡ〜Ｄが表示対象に指定されている。３０１は波形表示エリアであり、表示対象として指定されたデバイスの波形が表示される。

図１１は、表示装置２の画面表示の一例を示した図であり、トリガー条件を指定する際の画面表示である。図中の３０２は、トリガー条件の指定エリアであり、トリガ位置指定部３１０、サンプリング周期指定部３１１と、トリガ条件指定部３２０からなる。

トリガ位置指定部３１０は、トリガー条件成立後にモニタリングメモリ１５に対しモニタデータの書き込みを行う時間を指定するための手段であり、スライド入力部の操作又は数値入力により、モニタリングメモリ１５の記憶容量に対するトリガー条件成立後に書き込まれるデータ量の比率として指定される。

サンプリング周期指定部３１１は、モニタリングメモリ１５に対し、データ書込部１２によってモニタデータが書き込まれる周期を指定するための手段である。例えば、スキャン周期、１ｍｓ周期、２ｍｓ周期、１０ｍｓ周期、５０ｍｓ周期を選択することができる。本実施の形態では、データ書込部１２が、スキャン周期に同期して書き込む場合について説明したが、一定時間周期で書き込むように動作させることもできる。

トリガ条件指定部３２０は、ビットデバイス指定部３２１、論理演算子指定部３２２及びワードデバイス指定部３２３からなる。ビットデバイス指定部３２１では、ビットデバイスの指定と、当該ビットデバイスに関するトリガー条件を指定することができる。同様にして、ワードデバイス指定部３２３では、ワードデバイスの指定と、当該ワードデバイスに関するトリガー条件を指定することができる。論理演算子指定部３２２では、ビットデバイスのトリガー条件と、ワードデバイスのトリガー条件との論理和又は論理積のいずれをトリガー条件とするのかを選択することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、データ送信部１４が一定量（４ＫＢ）のモニタデータを読み出すと、次に最新の書込位置までの一定量からモニタデータを読み出す場合について説明した。これに対し、本実施の形態では、データ送信部１４が、データ量を固定化することなくモニタデータを読み出す場合について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２によるトリガー条件が未成立の場合における動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）〜（ｄ）には、モニタリングメモリ１５に対するデータ書込部１２によるデータ書き込みとデータ送信部１４によるデータ読み出しの様子が時系列的に示されている。図中の円は、その円周上の位置が、モニタリングメモリ１５上のアドレスに相当し、黒い三角が、データ書込部１２の書込位置、白い三角が、データ送信部１４の読出位置を示している。

図中の（ａ）には、ＰＬＣ１の運用開始時の様子が示されている。書込開始位置Ｓは、データ書込部１２がモニタデータの書き込みを開始するモニタリングメモリ１５上の位置である。データ書込部１２は、図示した円周上を書込開始位置Ｓから反時計回りに移動しながら、モニタデータを書き込んでいく。本実施の形態では、表示装置２は、ＰＬＣ１からのデータ送信許可を待つことなく、モニタデータの取得を開始する。つまり、書込開始位置Ｓに書き込まれたモニタデータは、直ぐにデータ送信部１４によって読み出され、表示装置２へ送信される。その後、データ送信部１４は、モニタリングメモリ１５からモニタデータを順に読み出していく。

図中の（ｂ）は、データ書込部１２の書込位置が、周回遅れのデータ送信部１４の読出位置に追い付く直前の状態が示されている。データ送信部１４は、読出位置が書込位置に追い付かれることがないように、書込位置から読出位置までの距離が一定距離ｄとなった場合に、読出位置を一定距離だけジャンプさせる。つまり、現在の読出位置から連続しない新たな読出位置へ移動させる。ここでは、現在の読出位置から半周分移動させた位置へジャンプさせている。このため、モニタリングメモリ１５の記憶容量の半分が読み出されずに欠落データとなる。

図中の（ｃ）には、データ送信部１４が、（ｂ）で移動した読出位置から順にモニタデータの読み出しを行っている様子が示されている。

図中の（ｄ）は、データ書込部１２の書込位置が、データ送信部１４の読出位置に再び追い付く直前の状態が示されている。ここでも（ｂ）の場合と同様、書込位置から読出位置までの距離が一定距離ｄとなった場合に、読出位置を一定距離だけジャンプさせている。トリガー条件が成立するまでは、その後も同様の動作が繰り返される。

図１３は、トリガー条件が成立した場合における動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）及び（ｂ）には、データ送信部１４によるモニタリングメモリ１５からのデータ読み出しの様子が時系列的に示されている。図中の円は、その円周上の位置が、モニタリングメモリ１５上のアドレスに相当している。トリガー点Ｔは、トリガー条件成立時の書込位置、書込中止点Ｅは、トリガー条件成立後にデータ書き込みを中止した時の書込位置である。

図中の（ａ）には、トリガー条件成立直後に書込位置が読出位置に追いつく場合の動作が示されている。トリガー条件が成立したときに、周回遅れの読出位置が、トリガー点Ｔの直後の半周上、つまり、トリガー点Ｔと書込中止点Ｅの間にあれば、書込位置が書込中止点Ｅまで移動する間に、読出位置に追いつく場合がある。点Ｌにいる読出位置に書込位置が距離ｄまで近づくと、当該読出位置は半周分ジャンプして点Ｒへ移動し、記憶領域ｅ１及びｅ２のモニタデータが読み出されずに欠落データとなる。その後、書込位置は、書込中止点Ｅで停止し、読出位置は、Ｒ→Ｔ→Ｌを通って書込中止点Ｅへ到達し、書込位置に追いつく。

図中の（ｂ）は、読出位置が書込中止点Ｅへ到達したときの様子が示されている。このとき、表示装置２は、ＰＬＣ１に対し、欠落データの送信要求を出し、モニタリングメモリ１５内に保持されているデータであって、表示装置２が取得していないデータを読み出す。ここでは、表示装置２が、モニタリングメモリ１５内の記憶領域ｅ１及びｅ２を読み出すことができず、これらのモニタデータが欠落データとなっている。このうち、記憶領域ｅ１のモニタデータは、上書きされて既に消去されているが、記憶領域ｅ２のモニタデータは残されている。このため、記憶領域ｅ２のデータが表示装置２へ送信され、トリガー条件成立前後における欠落データが補完される。

図１４は、トリガー条件が成立した場合における動作の他の例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）及び（ｂ）には、データ送信部１４によるモニタリングメモリ１５からのデータ読み出しの様子が時系列的に示されている。図中の円は、その円周上の位置が、モニタリングメモリ１５上のアドレスに相当している。トリガー点Ｔは、トリガー条件成立時の書込位置、書込中止点Ｅは、トリガー条件成立後にデータ書き込みを中止した時の書込位置である。

図中の（ａ）には、トリガー条件成立直前に書込位置が読出位置に追いつく場合の動作が示されている。トリガー点Ｔにおいてトリガー条件が成立する直前に、書込位置が点Ｒにいる読出位置に距離ｄまで近づくと、当該読出位置は半周分ジャンプして点Ｌへ移動する。

その後、書込位置は、Ｔ→Ｌ→Ｅの順に移動し、書込中止点Ｅで停止する。一方、読出位置は点Ｌ→Ｅへ移動する間に、書込位置が再び距離ｄまで近づいた場合には、半周分ジャンプし、その後の動作は図１３の場合と同様となる。一方、書込位置が再び距離ｄまで近づかなかった場合には、Ｌ→Ｅ→Ｒ→Ｔ→Ｌを順に通って書込中止点Ｅへ到達し、書込位置に追いつく。この場合には、トリガー条件成立の前後には欠落データがなく、欠落データの読み出しは行われない。

図１５は、表示装置２による波形表示の一例を示した図である。図中の（ａ）には、トリガー条件が成立していない場合における波形表示が示され、（ｂ）には、トリガー条件が成立した場合における波形表示が示されている。また、（ａ）及び（ｂ）はいずれも２つのデバイスＡ及びＢが監視対象として指定されている場合である。

図中の（ａ）には、ＰＬＣ１の運用開始開始直後の波形が示されている。モニタリングメモリ１５内に格納できるサンプル数をｎとし、データ書込速度がデータ読出速度のｋ倍（ｋ>１）であるとすれば、運用開始点Ｓからｎ／（ｋ−１）サンプル分のデータが表示された後、ｎ／２サンプル分のデータ欠落部を挟んでｎ／（２ｋ−２）サンプル分のデータが離散的に表示された不連続な波形となる。

図中の（ｂ）では、トリガー条件成立の前後にわたって連続した波形が表示される。この連続する波形は、少なくともｎサンプル分の長さを有している。また、トリガー条件成立後に、ｎ／２サンプル分に相当するモニタデータを書き込んだ後に、データ書き込みを中止しているため、トリガー点Ｔの前後において同じサンプル数分の連続する波形が確保される。

このようにして、トリガー条件が成立していない場合には、不連続な波形であってもＰＬＣ１からリアルタイムで取得したデバイス値に基づいて波形表示を行うとともに、トリガー条件が成立した場合には、その前後について完全な波形を表示することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態では、トリガ条件が成立した場合、欠落データの取得が完了すれば、ＰＬＣ１からのデータ取得を行わず、画面上に停止した波形を表示させる表示装置２について説明した。これに対し、本実施の形態では、ＰＬＣ１から継続してモニタデータを取得しながら、停止させた波形を表示することができる表示装置２’について説明する。

図１６は、本発明の実施の形態３による表示装置２’の一構成例を示したブロック図である。図３の表示装置２と比較すれば、この表示装置２’は、２つのデータメモリ２２ａ及び２２ｂを備えている点で異なる。これらのデータメモリ２２ａ及び２２ｂは、いずれもＰＬＣ１内のモニタリングメモリ１５と同様のリングバッファであるが、モニタリングメモリ１５に比べて、遙かに大きい記憶容量からなる。

波形表示部２１は、データメモリ２２ａ及び２２ｂのいずれか一方に基づいて、波形表示を行っている。すなわち、デバイス値の時系列表示を行っている。また、データ取得部２３は、ＰＬＣ１から取得したモニタデータをデータメモリ２２ａ及び２２ｂのいずれか一方に格納している。つまり、この表示装置２’では、ＰＬＣ１からモニタデータを取得しながら、画面上に停止した波形画像を表示するために、２つのデータメモリ２２ａ及び２２ｂを切り替えて使用している。

この切替方法には、「一時停止」と「トリガ停止」がある。一時停止機能は、ユーザ操作によって波形表示を停止させる方法である。一方、トリガ停止は、トリガ条件の成立時に波形表示を停止させる方法であり、一時停止及びトリガ停止は、停止後の動作が異なっている。

図１７は、表示装置２’の一時停止機能について説明するための説明図である。図中の（ａ）には、一時停止の操作が行われる前の通常時の様子が示されている。通常時は、データメモリ２２ａに対し、データ書き込みが行われ、データメモリ２２ａに基づいて波形表示が行われている。この状態では図３の表示装置２と同様の動作を行っている。

このとき、次のような問題が生じる。データメモリ２２の記憶容量は有限であるため、リングバッファにする必要があるが、リングバッファにすると、過去のモニタデータはいずれ最新のモニタデータによって上書きされる。このため、データ書き込みを続けていると、観察していた古い波形が突然消えてしまうという問題が生じる。また、波形表示エリア３０１（図１０）において波形を拡大表示させ、スクロールバーの操作によってバックスクロールさせて、古い波形を表示させている場合に、最新のモニタデータが継続して書き込まれていると、波形表示エリア３０１内に、同じ波形位置を表示させた状態を維持しておくことが難しい。この様な問題点に鑑みて、表示装置２’は、モニタデータの取得を継続しつつ、ユーザ操作によって一時停止させた波形を画面表示させる停止機能を有している。

図中の（ｂ）には、一時停止中の様子が示されている。表示装置２’において、ユーザが一時停止操作を行うと、データ取得部２３は、ＰＬＣ１から新たに取得したデータをデータメモリ２２ｂへ書き込む。一方、波形表示部２１は、データメモリ２２ａに基づいて波形表示を行う。データメモリ２２ａにはデータ書き込みが行われていないため、停止している波形を表示させることができ、データメモリ２２ｂを用いて、ＰＬＣ１から取得したデータを保持しておくことができる。

図中の（ｃ）には、一時停止解除後の様子が示されている。表示装置２’において、ユーザが一時停止の解除操作をすれば、波形表示部２１は、データメモリ２２ｂに基づいて波形表示を行うようになる。このとき、データ取得部２３は、データメモリ２２ｂへのデータ書き込みを継続している。つまり、データメモリ２２ａとデータメモリ２２ｂが入れ替わり、図中の（ａ）と同じ動作状態となる。しかも、このデータメモリ２２ｂには、一時停止中にＰＬＣ１から取得したモニタデータが格納されているため、ユーザは、一時停止を解除すれば、一時停止直後の波形を観察することができる。

その後、再び一時停止操作及びその解除操作が行われた場合には、データメモリ２２ａ及び２２ｂを入れ替えて同様の動作が繰り返される。

図１８は、表示装置２’のトリガ停止機能について説明するための説明図である。図中の（ａ）には、一時停止の操作が行われる前の通常時の様子が示されており、図１７の（ａ）と全く同様である。

図中の（ｂ）には、１回目のトリガー条件成立後の様子が示されている。表示装置２’はＰＬＣ１からトリガー条件成立の通知を受信すれば、波形表示部２１は、データメモリ２２ａに基づいて波形表示を行うようになる。このとき、データ取得部２３は、データメモリ２２ｂへのデータ書き込みを継続している。つまり、図１７の（ｂ）と全く同様であり、トリガーによって停止した波形を画面表示させることができる。

図中の（ｃ）には、２回目のトリガー条件成立後の様子が示されている。図中の（ｂ）の状態で、表示装置２’がＰＬＣ１からトリガー条件成立の通知を受信すると、波形表示部２１は、データメモリ２２ｂに基づいて波形表示を行うようになる。一方、データ取得部２３は、データメモリ２２ａへのデータ書き込みを行うようになる。データメモリ２２ａ及び２２ｂが入れ替わる以外は、図中の（ｂ）と同様である。

３回目以降のトリガー条件成立後も、同様にして、データメモリ２２ａ及び２２ｂが入れ替わる動作が繰り返される。このトリガー機能を一時停止機能と比較すれば、１回のトリガー入力が、一時停止機能における解除操作及び一時停止操作の組み合わせに相当する。

２ 表示装置
３ 入力装置
４ 出力装置
１１ モニタ動作設定部
１２ データ書込部
１３ トリガー条件判定部
１３ｆ トリガー成立フラグ
１４ データ送信部
１５ モニタリングメモリ
２１ 波形表示部
２２，２２ａ，２２ｂ データメモリ
２３ データ取得部
２４ 操作入力部
２５ モニタ動作指定部
１００ プログラムメモリ
１０１ プログラム実行部
１０２ デバイスメモリ
１０３ 入力処理部
１０４ 出力処理部
３０１ 波形表示エリア
３１０ トリガ位置指定部
３１１ サンプリング周期指定部
３２０ トリガ条件指定部
３２１ ビットデバイス指定部
３２２ 論理演算子指定部
３２３ ワードデバイス指定部
Ｓ 書込開始位置
Ｔ トリガー位置

符号の説明

２ 表示装置
３ 入力装置
４ 出力装置
１１ モニタ動作設定部
１２ データ書込部
１３ トリガー条件判定部
１３ｆ トリガー成立フラグ
１４ データ送信部
１５ モニタリングメモリ
２１ 波形表示部
２２，２２ａ，２２ｂ データメモリ
２３ データ取得部
２４ 操作入力部
２５ モニタ動作指定部
１００ プログラムメモリ
１０１ プログラム実行部
１０２ デバイスメモリ
１０３ 入力処理部
１０４ 出力処理部
３０１ 波形表示エリア
３１０ トリガ位置指定部
３１１ サンプリング周期指定部
３２０ トリガ条件指定部
３２１ 条件指定部
３２１ ビットデバイス指定部
３２２ 論理演子算指定部
３２３ ワードデバイス指定部
Ｓ 書込開始位置
Ｔ トリガー位置

Claims (7)

1. プログラマブルコントローラの動作状態がデバイス値として格納される複数のデバイスからなるデバイスメモリと、監視対象に指定された上記デバイスから読み出されたデバイス値が書き込まれるリングバッファとを備え、上記リングバッファ内のデバイス値を時系列的に表示する端末装置が接続可能に構成されたプログラマブルコントローラであって、
   上記デバイス値に関する演算処理が記述された制御プログラムを繰り返し実行する制御プログラム実行手段と、
   上記制御プログラムの実行周期に同期して、上記リングバッファ内の時系列順の書込位置にデバイス値を書き込むデータ書込手段と、
   上記データ書込手段の平均書込速度よりも小さな平均読出速度で上記リングバッファ内のデバイス値を読み出し、上記端末装置へ送信するデータ送信手段と、
   上記データ書込手段による上記リングバッファへのデバイス値の書き込みを中止させるためのトリガー条件として、特定の上記デバイスに関する条件をユーザが指定するトリガー条件指定手段と、
   上記特定のデバイスについてトリガー条件の成立を判定するトリガー条件判定手段とを備え、
   上記データ書込手段は、上記トリガー条件が成立した場合、所定のデータ量だけデバイス値を書き込んだ後に、デバイス値の書き込みを中止し、
   上記データ送信手段は、上記データ書込手段がデバイス値の書き込みを中止した後に、上記トリガー条件の成立時点の前後に亘って予め定められた範囲で書き込まれているデバイス値のうち、上記平均書込速度及び上記平均読出速度の差により読み出すことができなかったデバイス値を読み出し、上記端末装置へ送信することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 上記トリガー条件の成立後に上記データ書込手段が書き込む上記データ量をユーザが指定するためのトリガー位置指定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。
3. 上記データ送信手段は、トリガー条件が成立していない場合、上記リングバッファ上における上記データ書込手段の書込位置から当該データ送信手段の読出位置までの距離に基づいて、上記リングバッファ上の読出位置を一定距離だけジャンプさせ、時系列上で不連続となる位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。
4. 上記データ送信手段は、上記プログラム実行手段による上記制御プログラムの実行開始後に上記データ書込手段が予め定められた所定量の上記デバイス値を上記リングバッファに書き込んだ場合に、上記リングバッファ内の上記デバイス値の上記端末装置への送信を開始することを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルコントローラ。
5. 上記データ送信手段は、トリガー条件が成立していない場合、上記データ書込手段による最新の書込位置までの時系列上で連続する一定量の上記デバイス値を読み出すことを特徴とする請求項４に記載のプログラマブルコントローラ。
6. 上記データ送信手段は、トリガー条件が成立していない場合、予め定められた周期で、上記リングバッファ上の読出位置を上記データ書込手段による最新の書込位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。
7. 上記データ送信手段が読み出すことができなかった上記デバイス値の上記リングバッファ内における位置情報を記憶する欠落位置保持手段を備え、
   上記データ送信手段は、トリガー条件が成立した場合に、欠落位置保持手段が保持する上記リングバッファ内の位置情報に基づいて、読み出すことができなかった上記デバイス値を上記端末装置へ送信することを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。

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