JP5886173B2

JP5886173B2 - プログラマブルコントローラ

Info

Publication number: JP5886173B2
Application number: JP2012249967A
Authority: JP
Inventors: 瑛太郎三田地
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: JP2014099014A

Description

本発明は、プログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣという）に関し、特に外部装置と接続されるＰＬＣの通信ポートに対し、個別に情報の読み書きをコントロールする方法に関する。

ＰＬＣは、一般的にＣＰＵやメモリなどを内蔵したコントローラであり、センサやスイッチなどの入力信号を入力し、この入力信号のデータをプログラム演算を行い、この演算結果を出力データとして出力し、電磁弁、モータ、または表示灯などをＯＮ−ＯＦＦ制御するものである。

また、本発明の公知例として、特許文献１（特許第３０３８９００号公報）があり、ユーザプログラムにおいて、周辺機器のメモリへのアクセスを禁止する命令とそれを解除する命令を有することが記載されている。

特許第３０３８９００号公報

特許文献１には、プログラマブルコントローラ本体、及びその周辺機器がともにアクセス可能な共有メモリを有するプログラマブルコントローラシステムにおいて、上記ユーザプログラムは上記周辺機器の共有メモリへのアクセスを禁止する命令と、それを解除する命令を有し、上記周辺機器は上記ユーザプログラムにおいて上記共有メモリへのアクセスを禁止する命令が実行されてそれを解除する命令が実行されるまでは共有メモリへのアクセスが禁止されることが記載されている。

この特許文献１において、メモリアクセス管理は周辺機器すべてに対して対象であり、周辺機器毎にメモリアクセス管理はできない。このようなメモリアクセス管理では、例えば複数の周辺機器が接続されているとき、一度アクセス禁止にすると、アクセス解除までの全ての周辺機器がアクセスできなくなってしまい、アクセス許可されるまでの待機時間が発生してしまう場合がある。
また、アクセス許可された周辺機器は、メモリ全てのエリアをアクセスできるのでセキュリティレベルが低くなる恐れがある。

また、ＰＬＣが組み込まれる設備では、ＰＬＣ単体で設備を監視、制御するだけでなく、上位にＨＭＩ（ＨｕｍａｎＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、ホストＰＣ(以下、外部機器という)等を設けて使用されるケースが多い。
ＰＬＣは、これら外部機器と通信にてデータを送受信する。送受信するデータはＰＬＣ側での演算結果、異常信号、外部機器からの制御指令等が一般的である。また、システムによっては上位ホストとの１対１の通信だけでなく複数ホストとデータのやり取りを行うケースも多数存在する。

従来、ＰＬＣ内部のデータを読み書きする際にはホスト側で権限の調停処理を実施する必要があった。
また、通信回線を接続するＰＣホスト（外部機器）には、権限レベルは存在せず、機器を組み立てるセットメーカと機器を使用して生産するエンドユーザ間、あるいは作業指示を行うオペレータと作業を実施する作業者間で同様のメモリメモリエリアへのアクセス権を持つという課題があった。
本発明は、これらのアクセス管理について、周辺機器別にアクセス許可を支援することを課題とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「負荷装置をシーケンス制御するプログラマブルコントローラにおいて、外部機器とデータの授受を行う通信手段と、前記通信手段の通信ポートにおけるデータ通信の許可または不許可を判断する判断手段と、該データ通信の許可または不許可の判断をラダープログラムで作成するラダープログラム作成手段を備え、前記通信手段の通信ポートのポート番号は予め登録しておき、登録番号以外のポート番号が設定されたら不適切と判断し、処理を終了することを特徴とするプログラマブルコントローラ。」を特徴とする。

本発明は、ＰＣホスト（外部機器）と接続されるＰＬＣの通信ポートに対し、個別にＰＬＣの内部メモリへの読み書きの許可状態を設定する。これは接続される外部機器別にメモリアクセス権を設定することが目的である。これにより、管理者のみが特定のメモリエリア読み書き可能といった権限などを持つことができるので、セキュリティレベルを向上することができる。
また、メモリへの読み書きの許可状態をユーザプログラムにて変更可能にし、これにより、ＰＬＣのメモリへのアクセス権限を動的に変更することが可能となる。

プログラマブルコントローラの構成図を示す。一般的なラダープログラムの表示例を示す。本発明のメモリアクセス許可設定を行うラダープログラムを示す。本発明のメモリアクセス許可設定の処理フローチャートを示す。外部機器からのメモリ書込み時の処理フローチャートを示す。外部機器からのメモリ読出し時の処理フローチャートを示す。ＰＯＲＴ命令のフォーマットを示す。ポート番号に、「データの読み出し不許可、書き込み不許可」を設定した場合のラダープログラムを示す。ポート番号に、「データの読み出し許可、書き込み不許可」を設定した場合のラダープログラムを示す。ポート番号に、「データの読み出し不許可、書き込み許可」を設定した場合のラダープログラムを示す。ポート番号に、「データの読み出し許可、書き込み許可」を設定した場合のラダープログラムを示す。ポート番号に不適切なポート番号を設定した場合のラダープログラムを示す。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明のＰＬＣのハードウェアの構成を示す図である。図１において、１００はＰＬＣ、１１０はＣＰＵ、１２０は主記憶装置、１３０は補助記憶装置、１４０は入力装置、１５０は出力装置、１６０は通信インターフェースである。

ＣＰＵ１１０は、ＰＬＣの各部を制御し、主記憶装置１２０にラダープログラムをロードして実行する。主記憶装置１２０は、通常ＲＡＭなどの揮発メモリで構成され、ＣＰＵ１１０が実行するプログラムや参照するデータなどが記憶される。補助記憶装置１３０は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）などプログラムやデータを記憶する外部の装置である。入力装置１４０はキーボードなどで、プログラムやデータを入力する装置で、出力装置１５０はラダープログラムなどを表示する表示装置である。通信インターフェース１６０は、ＰＬＣと外部機器とを接続するためのインターフェースである。また、これらの装置はバスライン７０で接続されている。

次に、一般的なラダープログラムについて図２を用いて説明する。図２は、ラダープログラム２００を示し、接点Ｍ０がＯＮすると、コイルＹ１００がＯＮする。次に接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮするというプログラムである。

次に、アクセス許可を設定するラダープログラムについて図３を用いて説明する。図３において、ラダープログラム３００は、接点Ｘ０がＯＮすると処理ボックス３１０が実行され、次に接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮする。そして次に、接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮするプログラムを示す。
また、処理ボックス３１０の処理内容について説明する。「ＷＲ０＝Ｈ３００３」は、アドレスＷＲ０に通信窓口番号すなわちポート番号のＨ３００３を代入することを意味し、「ＷＲ１＝Ｈ０００１」はアドレスＷＲ１にデータＨ０００１を代入することを意味する。データＨ０００１は動作設定を表し、Ｈ０００１は図７に示しているが、「データを読み出し許可、書き込み不許可」の動作設定を行うものである。そして、「ＰＯＲＴ（ＷＲ０）」において、対象ポート番号であるＨ３００４を設定する。
次に、図７に示すＰＯＲＴ（Ｓ）フォーマットのパラメータテーブルＳが
Ｓ＋０（：対象ポート番号）で、ＷＲ０となり、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）となる。
従って、ＰＯＲＴ（ＷＲ〇）により、Ｈ３００４を対象ポート番号として設定する。次に、ＰＯＲＴ命令は、Ｓ＋１：動作設定の処理、すなわちＰＯＲＴ（ＷＲ１）を実行する。ここでＷＲ１はＨ０００１であるので、「データの読み出し許可、書き込み不許可」の処理を、ポート番号Ｈ３００４において実行する。

次に、図３の処理ボックス３１０に記載したプログラムの命令ＰＯＲＴを実行したときに起動するポートアクセス許可設定処理のフローチャートを図４に示す。この図４に示したフローチャートについて説明する。
先ず、ＰＯＲＴ命令を実行時に指定したポート番号が適正かを判断する（ステップ４１０）。ポート番号が適正でなければ処理を終了する。
ポート番号が適正であれば、外部機器からの書き込みを許可するか否かを判断する（ステップ４２０）。外部機器からの書き込みが許可であれば、指定したポートに対し外部機器からの書き込みを許可し（ステップ４３）、外部機器からの書き込みが不許可であれば、指定したポートに対し外部機器からの書き込みを許可しない（ステップ４４０）。そして、次に外部機器からの読み出しを許可するか否かを判断する（ステップ４５０）。データの読み出しが許可であれば、指定したポートに対し外部機器からの読み出しを許可する（ステップ４６０）。読み出しが不許可であれば、指定したポートに対し外部機器からの読み出しを許可しない（ステップ４７０）。
ここで、例として、図３の処理ボックスのプログラムの処理を図４のフローチャートでみると、「ＷＲ０＝Ｈ３００４」において、ポート番号Ｈ３００４をアドレスＷＲ０に代入し、「ＷＲ１＝Ｈ０００１」において、Ｈ０００１すなわち「データの読み出し許可、書き込み不許可」の動作設定をＷＲ１に代入し、命令ＰＯＲＴで実行しているため、ポート番号が適正かの判断（ステップ４１０）ではＹＥＳとなり、次に、書き込み許可の判断（ステップ４２０）ではＮＯとなり、指定されたポートに対し、外部機器からの書き込みを不許可にする処理（ステップ４４０）を行う。そして、データの読み出し許可の判断（ステップ４５０）において、Ｈ０００１は、「読み出し許可」であるので判断結果はＹＥＳで、指定されたポートに対し外部機器からの読み出しを許可する（ステップ４６０）の処理を実行し、終了する。

次に、外部機器からＰＬＣに書き込み要求データが送信されたときの処理フローチャートについて図５を用いて説明する。図５において、先ず、外部機器から書き込み要求データを送信するとき、データ通信の受信処理を行う（ステップ５１０）。次に、データを送信する対象となる通信ポートの判別を行う（ステップ５２０）。通信ポートの判別が完了したら、次に対象となる通信ポート番号が書き込み許可か否かを判断する（ステップ５３０）。そして、書き込み許可の場合は、データの書き込みの処理を行い（ステップ５４０）、データ書き込み処理完了コードを外部機器に返信する（ステップ５６０）。また、書き込み不許可の場合は、書き込み不許可コードを外部機器に返信する（ステップ５５０）。そして、書き込み許可の場合も不許可の場合も、それぞれデータ書き込み処理完了コードまたは書き込み不許可コードを外部機器に返信して処理を終了する。

次に、外部機器からＰＬＣに読み出し要求データが送信されたときの処理フローチャートについて、図６を用いて説明する。図６において、先ず、外部機器から読み出し要求データを送信したとき、データ通信の受信処理を行う（ステップ６１０）。次に、データを受信する対象通信ポートの判別を行う（ステップ６２０）。通信ポートの判別が完了したら、次に対象となる通信ポート番号が読み出し許可か否かを判断する（ステップ６３０）。そして、読み出し許可の場合は、データの読み出しの処理を実行し（ステップ６４０）、データ読み出し処理完了コードを送信した外部機器に返信（ステップ６６０）し、終了となる。読み出し不許可の場合は、読み出し不許可コードを送信した外部機器に返信（ステップ６５０）し、終了となる。

次に、ＰＬＣのＰＯＲＴ命令のフォーマットについて図７を用いて説明する。
ＰＯＲＴ命令７００は、一般にＰＯＲＴ（Ｓ）の形式で表され、Ｓはパラメータテーブルである。そして、パラメータが“Ｓ＋０”であれば、それは「対象ポート番号」を示し、“Ｓ＋１”であれば動作設定を表す。すなわち、動作設定は、
Ｈ００００：データの読み出し不許可、書き込み不許可
Ｈ０００１：データの読み出し許可、書き込み不許可
Ｈ０００２：データの読み出し不許可、書き込み許可
Ｈ０００３：データの読み出し許可、書き込み許可
である。

次に、図７に示した動作設定の各々のラダープログラムを作成し、動作させる場合について図８〜図１１を用いて説明する。図８は、「Ｈ００００：データの読み出し不許可、書き込み不許可」を設定する場合のラダープログラムを示す。ラダープログラム８００において、接点Ｘ０がＯＮすると、処理ボックス８１０が実行され、次に接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮする。そして、接点Ｒ０がＯＮすると、コイルＹ１０１がＯＮする。

次に、図８の処理ボックス８１０のプログラムについて説明する。先ず、「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、次に「ＷＲ１＝Ｈ００００」はアドレスＷＲ１に動作設定の「Ｈ００００」を代入し、次に「ＰＯＲＴ（ＷＲ０）」において対象ポート番号のＨ３００４を指定する。次に、「ＰＯＲＴ（ＷＲ１）」を実行し、ＷＲ１はＨ００００であるため、データの読み出しは不許可で、データの書き込みも不許可の処理をポート番号Ｈ３００４に対して実行する。

次に、図８に示すラダープログラム８００の処理ボックス８１０の動作を、図４のフローチャートに照らし合わせる。処理ボックス８１０の「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、アドレスＷＲ１に動作設定「Ｈ００００：データの読み出し不許可、書き込み不許可」を代入し、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）でポート番号Ｈ３００４が適正か判断する（ステップ４１０）。ポート番号Ｈ３００４は適正であるため、次に、データの書き込みが許可か否かの判断をする（ステップ４２０）。アドレスＷＲ１には、Ｈ００００が代入されているため、データの書き込みは不許可であるので、次に指定されたポートに対し外部機器からの書き込みを不許可にする（ステップ４４０）処理を実行する。次に、データの読み出しが許可か否かの判断（ステップ４５０）を実行し、データの読み出しは不許可であるため、指定されたポートに対し外部機器からの読み出しを不許可にする（ステップ４７０）処理を実行し、処理動作を終了する。

次に、図９は「Ｈ０００１：データの読み出し許可、書き込み不許可」を設定する場合のラダープログラムを示す。図９のラダープログラム９００において、接点Ｘ０がＯＮすると処理ボックス９１０が実行され、次に接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮする。そして接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮする処理が実行される。

次に、図１０の処理ボックス１０１０のプログラムについて説明する。
先ず、「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、次に「ＷＲ１＝Ｈ０００１」はアドレスＷＲ１に動作設定の「Ｈ０００１」を代入し、次に「ＰＯＲＴ（ＷＲ０）」において対象ポート番号のＨ３００４を指定する。次に、「ＰＯＲＴ（ＷＲ１）」を実行し、ＷＲ１はＨ０００１であるため、データの読み出しは許可で、データの書き込みは不許可の処理をポート番号Ｈ３００４に対して実行する。また、図９に示すラダープログラム９００の処理ボックス９１０の動作を、図４のフローチャートに照らし合わせることは上記しているので省略する。

次に、図１０は「Ｈ０００２：データの読み出し不許可、書き込み許可」を設定する場合のラダープログラムを示す。図１０のラダープログラム１０００において、接点Ｘ０がＯＮすると処理ボックス１０１０が実行され、次に接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮする。そして接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮする処理が実行される。

次に、図１０の処理ボックス１０１０のプログラムについて説明する。
先ず、「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、次に「ＷＲ１＝Ｈ０００２」はアドレスＷＲ１に動作設定の「Ｈ０００２」を代入し、次に「ＰＯＲＴ（ＷＲ０）」において対象ポート番号のＨ３００４を指定する。次に、「ＰＯＲＴ（ＷＲ１）」を実行し、ＷＲ１はＨ０００２であるため、データの読み出しは不許可で、データの書き込みは許可の処理をポート番号Ｈ３００４に対して実行する。

次に、図１０に示すラダープログラム１０００の処理ボックス１０１０の動作を、図４のフローチャートに照らし合わせる。処理ボックス１０１０の「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、アドレスＷＲ１に動作設定「Ｈ０００２：データの読み出し不許可、書き込み許可」を代入し、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）でポート番号Ｈ３００４が適正か判断する（ステップ４１０）。ポート番号Ｈ３００４は適正であるため、次に、データの書き込みが許可か否かの判断をする（ステップ４２０）。アドレスＷＲ１には、Ｈ０００２が代入されているため、データの書き込みは許可であるので、次に指定されたポートに対し外部機器からの書き込みを許可にする（ステップ４３０）処理を実行する。次に、データの読み出しが許可か否かの判断（ステップ４５０）を実行し、データの読み出しは不許可であるため、指定されたポートに対し外部機器からの読み出しを不許可にする（ステップ４７０）処理を実行し、処理動作を終了する。

次に、図１１は「Ｈ０００３：データの読み出し許可、書き込み許可」を設定する場合のラダープログラムを示す。図１１のラダープログラム１１００において、接点Ｘ０がＯＮすると処理ボックス１１１０が実行され、次に接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮする。そして接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮする処理が実行される。

次に、図１１の処理ボックス１０１０のプログラムについて説明する。
先ず、「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、次に「ＷＲ１＝Ｈ０００３」はアドレスＷＲ１に動作設定の「Ｈ０００３」を代入し、次に「ＰＯＲＴ（ＷＲ０）」において対象ポート番号のＨ３００４を指定する。次に、「ＰＯＲＴ（ＷＲ１）」を実行し、ＷＲ１はＨ０００３であるため、データの読み出しは許可で、データの書き込みも許可の処理をポート番号Ｈ３００４に対して実行する。

次に、図１１に示すラダープログラム１１００の処理ボックス１１１０の動作を、図４のフローチャートに照らし合わせる。処理ボックス１１１０の「ＷＲ０＝Ｈ３００４」は、アドレスＷＲ０にポート番号Ｈ３００４を代入し、アドレスＷＲ１に動作設定「Ｈ０００３：データの読み出し許可、書き込み許可」を代入し、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）でポート番号Ｈ３００４が適正か判断する（ステップ４１０）。ポート番号Ｈ３００４は適正であるため、次に、データの書き込みが許可か否かの判断をする（ステップ４２０）。アドレスＷＲ１には、Ｈ０００３が代入されているため、データの書き込みは許可であるので、次に指定されたポートに対し外部機器からの書き込みを許可にする（ステップ４３０）処理を実行する。次に、データの読み出しが許可か否かの判断（ステップ４５０）を実行し、データの読み出しは許可であるため、指定されたポートに対し外部機器からの読み出しを許可にする（ステップ４６０）処理を実行し、処理動作を終了する。

次に、図１２は不適切なポート番号（ＨＦＦＦＦ）に「Ｈ００００：データの読み出し不許可、書き込み不許可」の設定を行う場合のラダープログラムを示し、これについて説明する。ここでは、ポート番号として例えば、Ｈ３００４、Ｈ３００５、Ｈ３００６、Ｈ３００７を登録しておいたとき、ポート番号ＨＦＦＦＦを設定する場合の処理ボックス１２１０について説明する。

ラダープログラム１２００において、接点Ｘ０がＯＮすると、処理ボックス１２１０が実行する。処理ボックス１２１０において、先ず、アドレスＷＲ０にポート番号を代入する。次に、アドレスＷＲ１に動作設定の「Ｈ０００１：データの読み出し許可、書き込み不許可」を代入し、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）においてポート番号を設定する。ここで、ポート番号ＨＦＦＦＦは登録しておいたＨ３００４〜Ｈ３００７と異なるため、ポート番号の設定が不適切と判断し、処理ボックス１２１０の処理は終了し、次の接点Ｍ０がＯＮするとコイルＹ１００がＯＮし、接点Ｒ０がＯＮするとコイルＹ１０１がＯＮする処理をする。

次に、図１２に示すラダープログラム１２００の処理ボックス１２１０の動作を、図４のフローチャートに照らし合わせる。処理ボックス１２１０の「ＷＲ０＝ＨＦＦＦＦ」は、アドレスＷＲ０にポート番号ＨＦＦＦＦを代入し、アドレスＷＲ１に動作設定「Ｈ０００１：データの読み出し不許可、書き込み不許可」を代入する。そして、ＰＯＲＴ（ＷＲ０）でポート番号ＨＦＦＦＦが適正か判断する（ステップ４１０）。ここでは、ポート番号ＨＦＦＦＦは、ポート番号として登録していないので、ステップ４１０では適正でないと判断し、処理は終了する。

本発明の構成を例えば製造ラインに用いた場合、製造ラインの最初の領域はＰＬＣとホストＰＣ−Ａと接続され、次の領域ではＰＬＣとホストＰＣ−Ｂと接続されていたとする。最初の領域ではＰＬＣとホストＰＣ−Ａの動作設定は、Ｈ０００１（データの読み出し許可、書き込み不許可）で、センサなどの入力で領域が切り替わり、次の領域での動作設定をＨ０００２（データの読み出し不許可、書き込み許可）に動作設定を変更することができる。

１００‥プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）
１１０‥ＣＰＵ
１２０‥主記憶装置
１３０‥補助記憶装置
１４０‥入力装置
１５０‥出力装置
１６０‥通信インターフェース
１７０‥バスライン
２００、３００、８００、９００，１０００、１１００、１２０‥ラダープログラム
３１０、９１０、１０１０、１１１０、１２２０‥処理ボックス
７００‥ＰＯＲＴ命令フォーマット

Claims

負荷装置をシーケンス制御するプログラマブルコントローラにおいて、
外部機器とデータの授受を行う通信手段と、
前記通信手段の通信ポートにおけるデータ通信の許可または不許可を判断する判断手段と、
該データ通信の許可または不許可の判断をラダープログラムで作成するラダープログラム作成手段を備え、
前記通信手段の通信ポートのポート番号は予め登録しておき、登録番号以外のポート番号が設定されたら不適切と判断し、処理を終了することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
請求項１記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記データ通信の許可または不許可の判断は、前記ラダープログラムの処理ボックスで実行することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
請求項１記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記通信ポートにおけるデータ通信の動作設定は、命令ＰＯＲＴ（Ｓ）を用い動作設定をすることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
請求項３記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記命令ＰＯＲT（Ｓ）におけるパラメータＳに、
Ｈ００００：データの読み出し不許可、書き込み不許可、
Ｈ０００１：データの読み出し許可、書き込み不許可、
Ｈ０００２：データの読み出し不許可、書き込み許可、
Ｈ０００３：データの読み出し許可、書き込み許可、
の動作設定をそれぞれ行い、前記通信ポートを動作させることを特徴とするプログラマブルコントローラ。