JP5197431B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

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Description

この発明は、被制御機器のシーケンス制御を行うプログラマブルコントローラに関するものである。
プログラマブルコントローラ(以下単に「PC」と称する)は、内部にデバイスデータを有しており、ユーザによって作成されたシーケンスプログラムに従い、そのデバイスデータをリード/ライトすることによって、工場における生産設備、例えば、PCに接続されたリレー、スイッチ、センサ等の入力装置の状態取得や、アクチュエータ、バルブなどの出力装置の制御に用いられている。デバイスデータには、例えば生産品のサイズや色といったレシピデータや、生産品毎の生産個数、不良品個数といった実績データも格納されている。そのため、運用者は、入出力装置の制御に必要なデータを、レシピデータから取得するようにシーケンスプログラムを作成することによって、生産品の変更を柔軟に行うことができる。また、制御結果を、実績データとして格納するようにシーケンスプログラムを作成すれば、生産にかかる部材の在庫管理などを容易に行うこともできる。
上述したレシピデータや実績データなどのデータは、上位の計算機システムが扱いやすいように、ファイルとしてPC内に保存されているが、PCがこれらのデータにアクセスするためには、これらのデータをデバイスメモリ上に読出さなければならない。一方、これらのデータは、CSV(Comma Separated Values)に代表される2次元のデータテーブル(以下単位「テーブル」と称する)形式でファイルに保存されているのが一般的である。すなわち、テーブル内の要素であるテーブルデータ(レシピデータや実績データなど)を一意に特定するためには、テーブルの行(Column)番号と列(Row)番号を指定すればよいのであるが、デバイスメモリには行と列という概念が無くテーブルデータがデバイスメモリ上に連続的に配置されているため、PCがデバイスメモリ上のデバイスデータにアクセスする際、デバイスアドレスを計算しなければならない。
ここで、下記特許文献1を代表とする従来技術では、PCがテーブル上のテーブルデータにアクセスする場合、以下のような処理が行われていた。まず、テーブルデータは、デバイスアドレスに対して連続的に配置される。次に、PCが目的とするデータをデバイスメモリから取得する場合、デバイスメモリ内の先頭デバイスデータから目的とするデータまでのオフセットを算出し、先頭デバイスアドレスとオフセットとを用いて、目的とするデータに対応するデバイスアドレスを算出する。その結果、PCは、目的とするテーブルデータにアクセスすることができる。
特開2004−252844号公報
しかしながら、上記特許文献1を代表とする従来技術では、デバイスメモリ内の先頭デバイスデータから目的とするデータまでのオフセットの計算を、行および列のそれぞれについて行うというステップを経てデバイスアドレスを算出しなければならないため、デバイスアドレスを算出するシーケンスプログラムの肥大化および複雑化を招来し、シーケンスプログラムの生産性が低下するという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シーケンスプログラムの生産性を高めることができるプログラマブルコントローラを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプログラマブルコントローラは、シーケンスプログラムを格納するシーケンスプログラムメモリと、前記シーケンスプログラムの命令に対する処理手順を記憶するシステムメモリと、少なくとも外部接続される入出力装置に関するデータを格納するデータメモリと、を備えたプログラマブルコントローラにおいて、前記データメモリに格納された1次元のデータを2次元テーブルのデータとして扱うための処理手順であって、少なくとも2次元テーブルの識別番号、行数、列数、および先頭デバイスアドレスが入力されたテーブル定義命令の各要素を、前記データメモリに格納させる手順を示したテーブル定義処理手順を前記システムメモリに記憶したことを特徴とする。
本発明にかかるプログラマブルコントローラによれば、2次元テーブルの識別番号、行数、列数、および先頭デバイスアドレスが入力されたテーブル定義命令の各要素を、データメモリに格納させる手順を示したテーブル定義処理手順をシステムメモリに記憶させ、2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号に基づいて、目的とするデータにアクセスするようにしたので、デバイスアドレスを算出するステップが従来技術に比してコンパクト化され、シーケンスプログラムの生産性を高めることができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかるプログラマブルコントローラの実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
本実施の形態.
図1は、プログラマブルコントローラの基本構成を示す機能ブロック図である。PCは、MPU12、システムメモリ11、シーケンスプログラムメモリ13、データメモリ10を有して構成されている。
シーケンスプログラムメモリ13は、PCに接続されたアクチュエータやバルブなどの装置を制御するために作成されたシーケンスプログラム(以下単に「プログラム」と称する)17を格納する。システムメモリ11は、プログラム17の各命令に対する処理手順データである命令実行手段16として記憶する。データメモリ10は、ワークメモリ14およびデバイスメモリ15を有しており、ワークメモリ14は、前述した命令を実行する際に必要となるシステムデータを格納し、デバイスメモリ15は、命令の入出力対象となるデータを一時的に格納する。
(テーブルの構成)
図2は、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラで使用されるテーブルの一例を示す図である。テーブル20は、行番号22および列番号23で特定される複数の要素21で構成される。行番号22および列番号23は、それぞれ0から始まる連続した整数で示されている。また、行番号22および列番号23の最大値は、実際の行数および列数からそれぞれ「1」を減じた値で示される。そのため、図2に示されるテーブル20は、行数および列数がそれぞれ「5」と「6」である。また、行番号22の最大値は、「4」であり、列番号23の最大値は、「5」である。なお、特定の行に属する要素21の集まりは、行要素24として示され、特定の列に属する要素21の集まりは、列要素25として示される。また、要素21、行要素24、列要素25に格納されたデータを、それぞれ、要素データ、行データ、列データと呼ぶ。
(プログラマブルコントローラの構成)
図3は、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラの構成を示す機能ブロック図である。図3に示されるPCは、図1に示されたPCと同様に、MPU32、システムメモリ31、シーケンスプログラムメモリ33、データメモリ30を有して構成されている。さらに、システムメモリ31は、命令実行手段16(図1参照)に対応するテーブルデータアクセス部36を有しており、データメモリ30は、ワークメモリ34およびデバイスメモリ35を有している。
(テーブルデータアクセス部)
テーブルデータアクセス部36は、命令実行手段16と同様に、プログラム17の各命令に対する処理手順データを記憶する。処理手順データは、その処理内容に応じて、テーブル定義処理手順、テーブル要素読出し処理手順、テーブル要素書込み処理手順、テーブル行データ読出し処理手順、テーブル行データ書込み処理手順、テーブル列データ読出し処理手順、およびテーブル列データ書込み処理手順として機能構成される。例えば、プログラム37のテーブル定義処理手順に対応する処理手順データが、システムメモリ31上に記憶され、この処理手順データは、機能的にはテーブル定義処理手順と呼ぶことができる。
(ワークメモリ)
ワークメモリ34は、テーブル定義格納領域38を有している。このテーブル定義格納領域38は、テーブル定義命令に指定された各テーブル定義を格納する。テーブル定義の詳細については、後述する。
(デバイスメモリ)
デバイスメモリ35は、テーブルデータ格納領域39aと読出し/書込みデータ格納領域39bとを有している。テーブルデータ格納領域39aには、テーブル20内のデータが格納される。読出し/書込みデータ格納領域39bには、テーブル要素書込み処理手順などが実行された際に、テーブル20に書込まれるデータが一時的に格納される。また、テーブル要素読出し処理手順などが実行された際に、読出し対象要素のデバイスアドレスに対応するデータであって、テーブル20から読出された要素21のデータが一時的に格納される。
(テーブル定義処理手順)
図4は、テーブル定義命令の一例を示す図である。図4に示されるテーブル定義命令には、テーブル定義命令であることを一意に識別するための文字列(ニーモニックと呼ばれる)41と4つの引数が指定される。ニーモニック41には「TBLDEF」を指定し、第一引数45にはテーブル識別番号を指定し、第二引数44にはテーブル行数を指定し、第三引数43にはテーブル列数を指定する。第四引数42にはテーブル20の先頭デバイスアドレス(以下単に「先頭デバイスアドレス」と称する)を指定する。なお、上述したテーブル定義命令には4つの引数41〜44が指定されているが、これらの限定されるものではない。
テーブル定義命令に対応するテーブル定義処理手順がシステムメモリ31に格納されている場合において、MPU32がプログラム37のテーブル定義命令を取得し、テーブル定義処理手順が実行された場合、テーブル定義命令に指定されたテーブル20の行数、列数、および先頭デバイスアドレスは、テーブル定義格納領域38に格納される。以下、テーブル定義処理手順が実行されたとき、テーブル定義格納領域38に格納される各テーブル定義を具体的に説明する。
(テーブル定義格納領域)
図5は、テーブル定義格納領域の一例を示す図である。図5に示されるテーブル定義格納領域38には、例えば、テーブル識別番号「1」に対応する各テーブル定義(テーブル20の行数、列数、および先頭デバイスアドレス)が上から順に格納される。さらに、テーブル識別番号「2」に対応する各テーブル定義が格納される。
図6は、テーブル定義命令の各要素とテーブル定義格納領域との対応関係を示す図である。図6の左側に示されるテーブル定義命令は、その具体例として、テーブル定義命令のニーモニック「TBLDEF」、テーブル20の識別番号「K1」、行数「K5」、列数「K6」、および先頭デバイスアドレス「D100」が指定されたものである。このテーブル定義命令に対応するテーブル定義処理手順が実行された場合、図6の右側に示されるテーブル定義格納領域38には、上述したように、テーブル識別番号「1」に対応するテーブル20の行数「5」、列数「6」、および先頭デバイスアドレス「D100」が上から順に格納される。なお、テーブル20の識別番号、行数、および列数の記号「K」は、各テーブル定義を表す記号の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。
このように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラは、データメモリ30に格納された1次元のデータを2次元テーブルのデータとして扱うための処理手順であって、少なくとも2次元テーブルの識別番号、行数、列数、および先頭デバイスアドレスが入力されたテーブル定義命令の各要素を、データメモリ30に格納させる手順を示したテーブル定義処理手順を、システムメモリ31に記憶している。
(テーブル要素読出し処理手順)
次に、テーブル要素読出し処理手順について説明する。図7は、テーブル要素読出し命令の一例を示す図である。図7に示されるテーブル要素読出し命令には、テーブル要素読出し命令であることを一意に識別するためのニーモニック71と4つの引数が指定される。具体的には、ニーモニック71には「TBLELMRD」が指定され、第一〜第四引数75〜72には、それぞれ、テーブル20の識別番号、行番号、および列番号ならびに読出しデータ格納領域39bが指定される。なお、上述したテーブル定義命令には、4つの引数72〜75が指定されているが、これらの限定されるものではなく、少なくとも第一〜第三引数73〜75が指定されていればよい。このように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラは、少なくとも2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号が入力されたテーブル要素読出し命令の各要素に基づいて、データメモリ30に格納された2次元テーブルの要素データを読出す手順を示したテーブル要素読出し処理手順をシステムメモリ31に記憶している。
図8は、読出し対象要素のデバイスアドレスを算出するフローチャートである。テーブル要素読出し処理手順が実行された場合、MPU32は、テーブル要素読出し命令に指定された、テーブル20の識別番号、行番号、および列番号ならびに読出しデータ格納領域39bを取得する(ステップS81)。
テーブル識別番号に対応するテーブル定義(例えば、図6に示されるテーブル識別番号「1」の行数「5」、列数「6」、および先頭デバイスアドレス「D100」)が、テーブル定義格納領域38に存在しない場合(ステップS82,No)、テーブル要素読出し動作を終了する。一方、テーブル定義がテーブル定義格納領域38に存在する場合(ステップS82,Yes)、テーブル定義格納領域38からテーブル識別番号に対応するテーブル定義(テーブル20の行数、列数、および先頭デバイスアドレス)を取得する(ステップS83)。
テーブル行番号がテーブル行数の範囲内にない場合(ステップS84,No)、または、テーブル列番号がテーブル列数の範囲内にない場合(ステップS85,No)、テーブル要素読出し動作を終了する。一方、テーブル行番号がテーブル行数の範囲内であり(ステップS84,Yes)、かつ、テーブル列番号がテーブル列数の範囲内にある場合(ステップS85,Yes)、MPU32は、「読出し対象要素のデバイスアドレス=先頭デバイスアドレス+(テーブル行番号×テーブル列数)+テーブル列番号」なる計算式によって、読出し対象要素のデバイスアドレスを算出する(ステップS86)。MPU32は、読出し対象要素のデバイスアドレスに対応する要素21のデータを、テーブル20から読み出し、読出しデータ格納領域39bに格納する(ステップS87)。
(テーブル行データ読出し処理手順)
次に、テーブル行データ読出し処理手順について説明する。図9は、テーブル行データ読出し命令の一例を示す図である。図9に示されるテーブル行データ読出し命令には、テーブル行データを読出す命令であることを一意に識別するためのニーモニック91と3つの引数が指定される。具体的には、ニーモニック91には「TBLROWRD」が指定され、第一〜第三引数94〜92には、それぞれ、テーブル20の識別番号および行番号ならびに読出しデータ格納領域39bが指定される。なお、上述したテーブル定義命令には、3つの引数92〜94が指定されているが、これらの限定されるものではなく、少なくとも第一〜第二引数93〜94が指定されていればよい。このように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラは、少なくとも2次元テーブルの識別番号および行番号が入力されたテーブル行データ読出し命令の各要素に基づいて、データメモリ30に格納された2次元テーブルの行データを読出す手順を示したテーブル行データ読出し処理手順をシステムメモリ31に記憶している。
図10は、読出し対象行データのデバイスアドレスを算出するフローチャートである。テーブル行データ読出し処理手順が実行された場合、MPU32は、テーブル行データ読出し命令に指定された、テーブル20の識別番号および行番号ならびに読出しデータ格納領域39bを取得する(ステップS101)。
テーブル識別番号に対応するテーブル定義が、テーブル定義格納領域38に存在しない場合(ステップS102,No)、テーブル行データ読出し動作を終了する。一方、テーブル定義がテーブル定義格納領域38に存在する場合(ステップS102,Yes)、テーブル定義格納領域38からテーブル識別番号に対応するテーブル定義(テーブル20の行数、列数、および先頭デバイスアドレス)を取得する(ステップS103)。
テーブル行番号がテーブル行数の範囲内にない場合(ステップS104,No)、テーブル行データ読出し動作を終了する。一方、テーブル行番号がテーブル行数の範囲内にある場合(ステップS104,Yes)、MPU32は、読出し対象行データの先頭デバイスが列番号「0」に対応しているため、テーブル要素読出し処理手順で用いた計算式の列番号部分を「0」として、「読出し対象行データのデバイスアドレス=先頭デバイスアドレス+(テーブル行番号×テーブル列数)」なる計算式によって、読出し対象行データのデバイスアドレスを算出する(ステップS105)。MPU32は、読出し対象行データのデバイスアドレスに対応する列数分の行データを、テーブル20から読み出し、読出しデータ格納領域39bに格納する(ステップS106)。
(テーブル列データ読出し処理手順)
最後に、テーブル列データ読出し処理手順について説明する。図11は、テーブル列データ読出し命令の一例を示す図である。図11に示されるテーブル列データ読出し命令には、テーブル行データ読出し命令と同様に、ニーモニック111と3つの引数が指定される。具体的には、ニーモニック111には「TBLCLMRD」が指定され、第一〜第三引数114〜112には、それぞれ、テーブル20の識別番号および列番号ならびに読出しデータ格納領域39bが指定される。なお、上述したテーブル定義命令には、3つの引数112〜114が指定されているが、これらの限定されるものではなく、少なくとも第一〜第二引数114〜115が指定されていればよい。このように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラは、少なくとも2次元テーブルの識別番号および列番号が入力されたテーブル列データ読出し命令の各要素に基づいて、データメモリに格納された2次元テーブルの列データを読出す手順を示したテーブル列データ読出し処理手順をシステムメモリ31に記憶している。
図12は、読出し対象列データのデバイスアドレスを算出するフローチャートである。テーブル列データ読出し処理手順が実行された場合、MPU32は、テーブル列データ読出し命令に指定された、テーブル20の識別番号および列番号ならびに読出しデータ格納領域39bを取得する(ステップS121)。
テーブル識別番号に対応するテーブル定義が、テーブル定義格納領域38に存在しない場合(ステップS122,No)、テーブル列データ読出し動作を終了する。一方、テーブル定義がテーブル定義格納領域38に存在する場合(ステップS122,Yes)、テーブル定義格納領域38からテーブル定義(テーブル20の行数、列数、および先頭デバイスアドレス)を取得する(ステップS123)。
テーブル列番号がテーブル列数の範囲内にない場合(ステップS124,No)、テーブル列データ読出し動作を終了する。一方、テーブル列番号がテーブル列数の範囲内にある場合(ステップS124,Yes)、MPU32は、読出し対象の列データの先頭デバイスが行番号「0」に対応しているため、テーブル要素読出し処理手順で用いた計算式の行番号部分を「0」として、「読出し対象列データのデバイスアドレス=先頭デバイスアドレス+テーブル列番号」なる計算式によって、データ格納デバイスアドレスを算出する(ステップS125)。MPU32は、読出し対象列データのデバイスアドレスに対応する行数分の列データを、テーブル20から読み出し、読出しデータ格納領域39bに格納する(ステップS126)。
なお、テーブル要素書込み命令には、ニーモニックとして「TBLELMWR」が指定されるとともに、テーブル20の識別番号、行番号、および列番号ならびにデータ格納領域39bが指定される。また、テーブル行データ書込み命令には、ニーモニックとして「TBLROWWR」が指定されるとともに、テーブル20の識別番号および行番号ならびにデータ格納領域39bが指定される。また、テーブル列データ書込み命令には、ニーモニックとして「TBLCLMWR」が指定されるとともに、テーブル20の識別番号および列番号ならびにデータ格納領域39bが指定される。このように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラは、少なくとも2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号が入力されたテーブル要素書込み命令の各要素に基づいて、入出力装置に関するデータを2次元テーブルの要素データとしてデータメモリ30に書込む手順を示したテーブル要素書込み処理手順をシステムメモリ31に記憶している。また、少なくとも2次元テーブルの識別番号および行番号が入力されたテーブル行データ書込み命令の各要素に基づいて、入出力装置に関するデータを2次元テーブルの行データとしてデータメモリ30に書込む手順を示したテーブル行データ書込み処理手順をシステムメモリ31に記憶している。さらに、少なくとも2次元テーブルの識別番号および列番号が入力されたテーブル列データ書込み命令の各要素に基づいて、入出力装置に関するデータを2次元テーブルの列データとしてデータメモリ30に書込む手順を示したテーブル列データ書込み処理手順をシステムメモリ31に記憶している。
以上説明したように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラによれば、デバイスメモリ35に格納された1次元のデータを2次元のテーブルのデータとして扱うための処理手順であって、任意サイズの2次元テーブルを定義するテーブル定義処理手順をシステムメモリ31に記録させ、2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号に基づいて目的とするデータにアクセスするようにしたので、デバイスアドレスを算出するステップが従来技術に比してコンパクト化され、シーケンスプログラム37の肥大化および複雑化を招来するということがなくなる。その結果、プログラマの負担が軽減され、シーケンスプログラム37の生産性を高めることが可能である。また、シーケンスプログラム37の記録媒体容量を有効利用することができる。また、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラによれば、アクセス対象のデータを直感的に理解することができるため、従来技術に比してシーケンスプログラム37の可読性が向上し、シーケンスプログラム37の管理を容易化することもできる。
なお、本実施の形態に示したプログラマブルコントローラの構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
以上のように、本発明にかかるプログラマブルコントローラは、2次元のテーブル形式で格納されているデータを処理するプログラマブルコントローラに適用可能であり、特に、テーブルのデータにアクセスする場合において、データに対応するデバイスアドレスを算出するためのシーケンスプログラムのサイズの肥大化および複雑化を回避することができる発明として有用である。
プログラマブルコントローラの基本構成を示す機能ブロック図である。 本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラで使用されるテーブルの一例を示す図である。 本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 テーブル定義命令の一例を示す図である。 テーブル定義格納領域の一例を示す図である。 テーブル定義命令の各要素とテーブル定義格納領域との対応関係を示す図である。 テーブル要素読出し命令の一例を示す図である。 読出し対象要素のデバイスアドレスを算出するフローチャートである。 テーブル行データ読出し命令の一例を示す図である。 読出し対象行データのデバイスアドレスを算出するフローチャートである。 テーブル列データ読出し命令の一例を示す図である。 読出し対象列データのデバイスアドレスを算出するフローチャートである。
10,30 データメモリ
11,31 システムメモリ
12,32 MPU
13,33 シーケンスプログラムメモリ
14,34 ワークメモリ
15,35 デバイスメモリ
16 命令実行手段
17,37 シーケンスプログラム
20 テーブル
21 要素
22 行番号
23 列番号
24 行要素
25 列要素
36 テーブルデータアクセス部
38 テーブル定義格納領域
39a テーブルデータ格納領域
39b 読出し/書込みデータ格納領域
41,71,91,111 ニーモニック
42,72 第四引数
43,73,92,112 第三引数
44,74,93,113 第二引数
45,75,94,114 第一引数

Claims (4)

  1. シーケンスプログラムを格納するシーケンスプログラムメモリと、前記シーケンスプログラムの命令に対する処理手順を記憶するシステムメモリと、少なくとも外部接続される入出力装置に関するデータを格納するデータメモリと、を備えたプログラマブルコントローラにおいて、
    前記データメモリに格納された1次元のデータを2次元テーブルのデータとして扱うための処理手順であって、少なくとも2次元テーブルの識別番号、行数、列数、および先頭デバイスアドレスが入力されたテーブル定義命令の各要素を、前記データメモリに格納させる手順を示したテーブル定義処理手順を前記システムメモリに記憶したことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
  2. 前記システムメモリは、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号が入力されたテーブル要素書込み命令の各要素に基づいて、前記入出力装置に関するデータを2次元テーブルの要素データとして前記データメモリに書込む手順を示したテーブル要素書込み処理手順と、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号、行番号、および列番号が入力されたテーブル要素読出し命令の各要素に基づいて、前記データメモリに格納された2次元テーブルの要素データを読出す手順を示したテーブル要素読出し処理手順と、
    を記憶し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. 前記システムメモリは、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号および行番号が入力されたテーブル行データ書込み命令の各要素に基づいて、前記入出力装置に関するデータを2次元テーブルの行データとして前記データメモリに書込む手順を示したテーブル行データ書込み処理手順と、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号および行番号が入力されたテーブル行データ読出し命令の各要素に基づいて、前記データメモリに格納された2次元テーブルの行データを読出す手順を示したテーブル行データ読出し処理手順と、
    を記憶し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。
  4. 前記システムメモリは、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号および列番号が入力されたテーブル列データ書込み命令の各要素に基づいて、前記入出力装置に関するデータを2次元テーブルの列データとして前記データメモリに書込む手順を示したテーブル列データ書込み処理手順と、
    少なくとも2次元テーブルの識別番号および列番号が入力されたテーブル列データ読出し命令の各要素に基づいて、前記データメモリに格納された2次元テーブルの列データを読出す手順を示したテーブル列データ読出し処理手順と、
    を記憶し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。
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