JP6627571B2 - プログラマブルコントローラ、プログラマブルコントローラの制御方法、プログラマブルコントローラの制御プログラム - Google Patents

プログラマブルコントローラ、プログラマブルコントローラの制御方法、プログラマブルコントローラの制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、プログラマブルコントローラに関する。
プログラマブルコントローラ(以下、PLCと略記)は、通信インターフェース装置を介して外部機器に接続される。例えば、シリアル通信可能な外部機器(バーコードリーダ等)が通信インターフェース装置の特定のポートに接続され、この特定のポートを介して外部機器とPLCとがデータの送受信を行う。この場合、PLCは、通信インターフェース装置に対して、前記特定ポートから外部機器にデータを送信する命令を出したり、外部機器のデータを前記特定のポートから受信する命令を出したりする。これら命令は、PLCに格納されるユーザプログラムに記載される。
ここで、通信インターフェース装置は、例えば、PLCのコネクタに直接装着される場合や、PLCをマスタとするフィールドネットワーク上のカプラ(スレーブ)に装着される場合があり、ユーザが前述のような命令をユーザプログラムに記載する際には、通信インターフェース装置の接続位置、すなわち、PLCのコネクタに直接装着されているのか、あるいはネットワーク上のカプラに装着されているのかを区別して命令を記載する。
特開平9−44212号公報(1997年2月14日公開)
前記の従来技術では、通信インターフェース装置の接続位置(アドレス)に応じて命令を書き替える必要があり、通信インターフェース装置の接続位置を変更すると、これに合わせてユーザプログラムを変更しなければならないという問題があった。
本発明の目的は、通信インターフェース装置の接続位置の変更に伴うユーザプログラムの変更の手間を減らすことにある。
本発明のプログラマブルコントローラは、通信インターフェース装置を介して外部機器と接続するプログラマブルコントローラであって、前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとを含むメモリと、前記ユーザプログラムおよび前記設定ファイルを読み込んで前記通信インターフェース装置に対する命令を実行するプロセッサとを備える構成である。
前記構成によれば、ユーザプログラムに記載するのは命令とその指令先情報であり、前記指令先情報に対応するアドレス情報は別途設定ファイルに格納している。したがって、通信インターフェース装置の接続位置(アドレス)を変更する場合には、主として設定ファイルを変更すればよく、ユーザプログラムの変更を不要、あるいは最小限とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記指令先情報は、通信インターフェース装置の種別並びに識別名およびポート番号である構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記プロセッサは、前記指令先情報と、前記アドレス情報と、プログラマブルコントローラおよび通信インターフェース装置が接続するシステムの構成情報とに基づいて前記命令を実行する構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記指令先情報は、前記命令のファンクションブロックの入力変数である構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記通信インターフェース装置は、フィールドネットワークを介してプログラマブルコントローラに接続するカプラユニットに装着されるか、あるいは、プログラマブルコントローラのコネクタに装着されるシリアル通信ユニットである構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記通信インターフェース装置は、プログラマブルコントローラのスロットに装着可能なオプションボート(通信ボード)である構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラでは、前記メモリに、前記システムの構成情報が記載された構成ファイルが格納されている構成とすることができる。
本プログラマブルコントローラの制御方法は、通信インターフェース装置を介して外部機器と接続するプログラマブルコントローラの制御方法であって、前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとを読み込む工程と、前記通信インターフェース装置に対する命令を処理する工程とを含む。
本プログラマブルコントローラの制御プログラムは、通信インターフェース装置を介して外部機器と接続するプログラマブルコントローラの制御プログラムであって、前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとを読み込む工程と、前記通信インターフェース装置に対する命令を処理する工程とを、プログラマブルコントローラのプロセッサに実行させる。
本発明のプログラマブルコントローラによれば、通信インターフェース装置の接続位置の変更に伴うユーザプログラムの変更の手間を減らすことができる。
本プログラマブルコントローラと他の装置との接続構成を示すブロック図である。 本プログラマブルコントローラの構成を示すブロック図である。 シリアル通信ユニットを介しての本プログラマブルコントローラおよび外部部機器間のデータ送受信の概略を示すブロック図である。 本プログラマブルコントローラおよびシリアル通信ユニット間の通信手順(データ送信の場合の前半工程)を示すフローチャートである。 本プログラマブルコントローラおよびシリアル通信ユニット間の通信手順(データ送信の場合の後半工程)を示すフローチャートである。 送信命令のファンクションブロックおよびこれを用いたユーザプログラムの記載例を示す説明図である。 通信命令の通信経路(PLC→カプラユニットに装着されたシリアル通信ユニット)が確立される原理を説明するブロック図である。 通信命令の通信経路(PLC→PLC直付けシリアル通信ユニット)が確立される原理を説明するブロック図である。 通信命令の通信経路(PLC→PLCのスロットに装着されたオプションボード)が確立される原理を説明するブロック図である。 図9の構成に変更した場合のユーザプログラム(送信命令)の変更内容を示す説明図である。 本プログラマブルコントローラおよびシリアル通信ユニット間の通信手順(データ受信の場合の前半工程)を示すフローチャートである。 本プログラマブルコントローラおよびシリアル通信ユニット間の通信手順(データ受信の場合の後半工程)を示すフローチャートである。 受信命令のファンクションブロックおよびこれを用いたユーザプログラムの記載例を示す説明図である。 図9の構成に変更した場合のユーザプログラム(受信命令)の変更内容を示す説明図である。
以下に、本発明の実施形態を図1〜図14を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態にかかるプログラマブル(ロジック)コントローラ(以下、PLCと記載)10は、フィールドネットワーク15を介してカプラユニット20に接続されており、カプラユニット20にシリアル通信ユニット30が接続され、シリアル通信ユニット30と外部機器40とがシリアル回線35を介して接続されている。なお、PLC10は、サポートツール50との接続が可能である。
一例として、フィールドネットワーク15はイーサキャット(Ether CAT:登録商標)ネットワークであり、PLC10はイーサキャットマスタであり、カプラユニット20はイーサキャットネットワーク上でPLC10およびシリアル通信ユニット30間のプロセスデータ通信(PDO通信)を行うためのインタフェースである。
マスタであるPLC10は、フィールドネットワーク15を管理し、スレーブ(カプラユニット20およびシリアル通信ユニット30)の状況監視やスレーブとの間でPDO通信を行う。
シリアル通信ユニット30は、カプラユニット20を介してPLC10とPDO通信を行うとともに、シリアル回線35を介して外部機器40(シリアル通信機器)とシリアル通信を行う。PLC10に接続されるサポートツール50はサポートソフトを動作させる端末(コンピュータ等)であり、ユーザは、このサポートソフトを用いてフィールドネットワーク15およびスレーブの設定を行ったり、PLC10に送るためのユーザプログラムを作成したり、設定ファイル等を作成したりする。
PLC10は、サポートツール50から送られたユーザプログラム11およびシステムプログラム12を格納するメモリ7と、プロセッサ8とを備えている。
ユーザプログラム11には、外部機器40との間の通信命令(例えば、送信命令や受信命令)の記載が可能であり、また、システムプログラム12には、通信命令に対応する具体的な通信手順が記載されており、プロセッサ8は、ユーザプログラム11から通信命令を読み込み、システムプログラム12に記載された通信手順を実行することで、フィールドネットワーク15を介してスレーブ(カプラユニット20およびシリアル通信ユニット30)とのPDO通信を行う。
PLC10からデータ送信する場合は、図3(a)に示すように、PLC10からの送信データがフィールドネットワーク15を介してプロセスデータ通信周期ごとにシリアル通信ユニット30のバッファに順次転送された後にシリアル回線35に送信される。
また、PLC10がデータ受信する場合は、図3(b)に示すように、シリアル回線35からの受信データがシリアル通信ユニット30のバッファに格納された後に、フィールドネットワーク15を介してプロセスデータ通信周期ごとにPLC10に順次転送される。
図4・図5は送信手順(文字列A〜Zの送信)の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS1において、PLC10は、出力通知データ1(出力SID=「インクリメント」を示す値/入力SID応答=初期値/出力データ種別=「最終ではない」を示す値/出力付属情報=初期値/出力データ長=20バイト/出力データ=文字列A−T)を作成し、フィールドネットワーク15に出力する。
次いで、ステップS2において、シリアル通信ユニット30は、出力通知データ1を受け取る。
次いで、ステップS3において、シリアル通信ユニット30は、入力通知データ1(ポート状態=「送信バッファにデータあり」を示す値/入力SID=初期値/出力SID応答=「出力SIDをセット」を示す値/入力データ種別=初期値/入力付属情報=初期値/入力データ長=初期値/入力データ=初期値)をフィールドネットワーク15に入力する。
次いで、ステップS4において、PLC10は、入力通知データ1を受け取り、出力SID応答の値からシリアル通信ユニット30が文字列A−Tを正常に受け取ったことを認識する。
次いで、ステップS5において、シリアル通信ユニット30は文字列A−Tを自らのバッファに格納する(図3(a)参照)。
次いで、ステップS6において、PLC10は、出力通知データ2(出力SID=「インクリメント」を示す値/入力SID応答=初期値/出力データ種別=「最終である」を示す値/出力付属情報=初期値/出力データ長=6バイト/出力データ=文字列U−Z)を作成し、フィールドネットワーク15に出力する。
次いで、ステップS7において、シリアル通信ユニット30は、出力通知データ2を受け取る。
次いで、ステップS8において、シリアル通信ユニット30は、入力通知データ2(ポート状態=「送信バッファにデータあり」を示す値/入力SID=初期値/出力SID応答=「出力SIDをセット」を示す値/入力データ種別=初期値/入力付属情報=初期値/入力データ長=初期値/入力データ=初期値)をフィールドネットワーク15に入力する。
次いで、ステップS9において、PLC10は、入力通知データ2を受け取り、出力SID応答の値からシリアル通信ユニット30が文字列U−Zを正常に受け取ったことを認識する。
次いで、ステップS10において、シリアル通信ユニット30は文字列U−Zを自らのバッファに格納し、出力通知データ2の出力データ種別=「最終である」ことから、文字列A−Zをまとめてシリアル回線35に送信する(図3(a)参照)。
次いで、ステップS11において、PLC10は、出力通知データ3(出力SID=「インクリメントなし」を示す値/入力SID応答=初期値/出力データ種別=「送信データなし」を示す値/出力付属情報=初期値/出力データ長=初期値/出力データ=初期値)を作成し、フィールドネットワーク15に出力する。
次いで、ステップS12において、シリアル通信ユニット30は、入力通知データ3(ポート状態=「送信完了トグルビット変化」を示す値/入力SID=初期値/出力SID応答=「変化なし」を示す値/入力データ種別=初期値/入力付属情報=初期値/入力データ長=初期値/入力データ=初期値)をフィールドネットワーク15に入力し、文字列A−Zをシリアル回線35に送信したことをPLC10に通知する。
次いで、ステップS13において、PLC10は、入力通知データ3を受け取り、ポート状態=「送信完了トグルビット変化」を示す値からシリアル通信ユニット30が文字列A−Zをシリアル回線35に送信したことを認識する。
以上のように、PLC10(PLC10のプロセッサ8)は、ユーザプログラム11の送信命令を読み込むと、システムプログラム12に記載された前記送信手順(S1・S4・S6・S9・S11・S13)を実行する。
ユーザプログラム11の送信命令は、図6に示すように、ファンクションブロックでの記載が可能であり、ラダー回路図内に挿入することができる。
ここで、送信命令のファンクションブロックには、デバイスポート(Device Port)という入力変数が用意されており、この入力変数に指令先情報を入力する。指令先情報は、指令先のデバイスタイプ、指令先の識別名(ID)、および指令先の対象ポート番号(PLC10と通信すべき外部機器が接続されているポート)であり、例えば図7のように、フィールドネットワーク上のカプラユニット20に装着されたシリアル通信ユニット30を送信命令の指令先とする場合には、ユーザプログラム11にて、例えば図6のように、デバイスタイプ:シリアル通信ユニット、識別名(ID):SCU30、ポート番号:1と規定する。
PLC10のプロセッサ8は、ユーザプログラム11から読み出した、送信命令および指令先情報と、ユーザが設定する設定ファイル13から読み出した、前記指令先情報に対応するアドレス情報(入力変数SCU30の割り付け先:カプラユニット20のコネクタ)と、ユーザが設定する構成ファイル14から読み出したシステム(シリアル通信ユニット30が接続するシステム)の構成情報と、システムプログラム12から読み出した、送信命令に対応する通信手順とに基づいて、フィールドネットワーク15上のカプラユニット20に装着されたシリアル通信ユニット30との通信経路を確立し、通信手順(具体的には前述の送信手順)を実行する。
ここで、本実施形態では、シリアル通信ユニット30を、図8のように、PLC10のコネクタへの直付けに変更した場合でも、図6のユーザプログラムの記載を変更する必要はなく、設定ファイル13のアドレス情報を変更(入力変数SCU30の割り付け先をカプラユニット20のコネクタからPLC本体のコネクタに変更)するだけで済むというメリットがある。なお、設定ファイル13や構成ファイル14はサポートツール50を用いて作成することができる。
さらに、本実施形態では、図9のように、PLC10のスロットに装着されたオプションボード60に外部機器40を接続し、指令先をオプションボード60に変更した場合でも、図10に示すように、ユーザプログラム11においては、デバイスタイプをオプションボードに変更し、識別名(ID)をOPB60に変更するだけで済むというメリットがある。なお、設定ファイル13ではOPB60の割り付け(PLC本体のスロット)を行う。
図11・図12は受信手順(文字列A〜Zの受信)の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップs1において、シリアル通信ユニット30が、シリアル回線35から文字列A−Zを受信する。
次いで、ステップs2において、シリアル通信ユニット30は、入力通知データ4(ポート状態=初期値/入力SID=インクリメント/出力SID応答=初期値/入力データ種別=「最終でない受信データあり」を示す値/入力付属情報=初期値/入力データ長=20バイト/入力データ=A−T)をフィールドネットワーク15に入力する。
次いで、ステップs3において、PLC10は、入力通知データ4を受け取る。
次いで、ステップs4において、PLC10は、出力通知データ4(出力SID=初期値/入力SID応答=入力SIDをセット/出力データ種別=初期値/出力付属情報=初期値/出力データ長=初期値/出力データ=初期値)を作成し、フィールドネットワーク15に出力することで、文字列A−Tを正常に受け取ったことをシリアル通信ユニット30に通知する。
次いで、ステップs5において、シリアル通信ユニット30は、出力通知データ4を受け取り、入力SID応答の値からPLC10が文字列A−Tを正常に受け取ったことを認識する。
次いで、ステップs6において、シリアル通信ユニット30は、入力通知データ5(ポート状態=「終端検出した」を示す値/入力SID=インクリメント/出力SID応答=初期値/入力データ種別=受信データの終了/入力付属情報=初期値/入力データ長=6バイト/入力データ=U−Z)をフィールドネットワーク15に入力する。
次いで、ステップs7において、PLC10は、入力通知データ5を受け取り、ポート状態=「終端検出した」を示す値から、シリアル通信ユニット30が受信データの終端を検出したことを認識する。
次いで、ステップs8において、PLC10は、出力通知データ5(出力SID=「初期値/入力SID応答=入力SIDをセット/出力データ種別=初期値/出力付属情報=初期値/出力データ長=初期値/出力データ=初期値)を作成し、フィールドネットワーク15に出力することで、文字列U−Zを正常に受け取ったことをシリアル通信ユニット30に通知する。
次いで、ステップs9において、シリアル通信ユニット30は、出力通知データ5を受け取り、入力SID応答の値からPLC10が文字列U−Zを正常に受け取ったことを認識する。
以上のように、PLC10(PLC10のプロセッサ8)は、ユーザプログラム11の受信命令を読み込むと、システムプログラム12に記載された前記受信手順(s3・s4・s7・s8)を実行する。
ユーザプログラム11の受信命令は、図13に示すように、ファンクションブロックでの記載が可能であり、ラダー回路図内に挿入することができる。
ここで、受信命令のファンクションブロックには、デバイスポート(Device Port)という入力変数が用意されており、この入力変数に指令先情報を入力する。指令先情報は、指令先のデバイスタイプ、指令先の識別名(ID)、および指令先の対象ポート番号(PLC10と通信すべき外部機器が接続されているポート)であり、例えば図7のように、フィールドネットワーク上のカプラユニット20に装着されたシリアル通信ユニット30を受信命令の指令先とする場合には、ユーザプログラム11にて、例えば図13のように、デバイスタイプ:シリアル通信ユニット、識別名(ID):SCU30、ポート番号:1と規定する。
PLC10のプロセッサ8は、ユーザプログラム11から読み出した、受信命令および指令先情報と、ユーザが設定する設定ファイル13から読み出した、前記指令先情報に対応するアドレス情報(入力変数SCU30の割り付け先:カプラユニット20のコネクタ)と、ユーザが設定する構成ファイル14から読み出したシステム(シリアル通信ユニット30が接続するシステム)の構成情報と、システムプログラム12から読み出した、受信命令に対応する通信手順とに基づいて、フィールドネットワーク15上のカプラユニット20に装着されたシリアル通信ユニット30との通信経路を確立し、通信手順(具体的には前述の受信手順)を実行する。
ここで、本実施形態では、シリアル通信ユニット30を、図8のように、PLC10のコネクタへの直付けに変更した場合でも、図13のユーザプログラムの記載を変更する必要はなく、設定ファイル13のアドレス情報を変更(入力変数SCU30の割り付け先をカプラユニット20のコネクタからPLC本体のコネクタに変更)するだけで済むというメリットがある。
さらに、本実施形態では、図9のように、PLC10のスロットに装着されたオプションボード60に外部機器40を接続し、指令先をオプションボード60に変更した場合でも、図14に示すように、ユーザプログラム11においては、デバイスタイプをオプションボードに変更し、識別名(ID)をOPB60に変更するだけで済むというメリットがある。なお、設定ファイル13では入力変数OPB60の割り付け(PLC本体のスロット)を行う。
以上のように、本実施形態によれば、ユーザプログラム11には指令先情報(デバイスポート変数である、デバイスタイプ、識別名およびポート番号)を記載し、アドレス情報は設定ファイル13に、システムの構成情報は構成ファイル14に記載しているため、通信インターフェース装置(シリアル通信ユニット30やオプションボード60)の接続位置の変更に伴うユーザプログラム11の変更の手間を減らすことができる。なお、設定ファイル13や構成ファイル14はサポートツール50を用いて作成することができる。
また、本実施形態によれば、PLC10のプロセッサ8は、ユーザプログラム11の通信命令を読み込み、システムプログラム12に記載された通信手順を実行する。したがって、通信手順に関する変更がある場合は、PLC10のシステムプログラム12を変更すればよく、シリアル通信ユニット30側の変更が不要になる。
また、本実施形態によれば、シリアル通信ユニット30の処理が軽減されるため、PLC10の能力に応じて通信速度を高めることができる。
また、本実施形態によれば、図6や図13のようなファンクションブロック形式の記載が可能であるため、ユーザプログラムの作成が容易である。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
7 メモリ
8 プロセッサ
10 PLC(プログラマブルコントローラ)
11 ユーザプログラム
12 システムプログラム
13 設定ファイル
14 構成ファイル
15 フィールドネットワーク
20 カプラユニット
30 シリアル通信ユニット
35 シリアル通信回線
40 外部装置
50 サポートツール
60 オプションボード

Claims (9)

  1. 通信インターフェース装置を介して外部機器と接続し、前記通信インターフェース装置を介さずにサポートツールと接続可能であるプログラマブルコントローラであって、
    前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとが格納されたメモリと、前記ユーザプログラムおよび前記設定ファイルを前記メモリから読み込んで前記通信インターフェース装置に対する命令を実行するプロセッサとを備え、
    前記ユーザプログラムと前記設定ファイルとは、
    前記サポートツールを用いて、ユーザによって作成され、
    前記サポートツールから前記プログラマブルコントローラの前記メモリへ送られるプログラマブルコントローラ。
  2. 前記指令先情報は、前記通信インターフェース装置の種別並びに識別名およびポート番号である請求項1記載のプログラマブルコントローラ。
  3. 前記プロセッサは、前記指令先情報と、前記アドレス情報と、前記通信インターフェース装置が接続するシステムの構成情報とに基づいて前記命令を実行する請求項1または2記載のプログラマブルコントローラ。
  4. 前記指令先情報は、前記命令のファンクションブロックの入力変数である請求項1〜3のいずれか1項に記載のプログラマブルコントローラ。
  5. 前記通信インターフェース装置は、フィールドネットワークを介してプログラマブルコントローラに接続するカプラユニットに装着されるか、あるいは、プログラマブルコントローラのコネクタに装着されるシリアル通信ユニットである請求項1〜4のいずれか1項に記載のプログラマブルコントローラ。
  6. 前記通信インターフェース装置は、プログラマブルコントローラのスロットに装着可能なオプションボートである請求項1〜4のいずれか1項に記載のプログラマブルコントローラ。
  7. 前記メモリに、前記システムの構成情報が記載された構成ファイルが格納されている請求項3記載のプログラマブルコントローラ。
  8. 通信インターフェース装置を介して外部機器と接続し、前記通信インターフェース装置を介さずにサポートツールと接続可能であるプログラマブルコントローラの制御方法であって、
    前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとをメモリに格納する工程と、前記ユーザプログラムと前記設定ファイルとを前記メモリから読み込む工程と、前記通信インターフェース装置に対する命令を処理する工程とを含み、
    前記ユーザプログラムと前記設定ファイルとは、
    前記サポートツールを用いて、ユーザによって作成され、
    前記サポートツールから前記プログラマブルコントローラの前記メモリへ送られるプログラマブルコントローラの制御方法。
  9. プロセッサを含み、通信インターフェース装置を介して外部機器と接続し、前記通信インターフェース装置を介さずにサポートツールと接続可能であるプログラマブルコントローラの制御プログラムであって、
    前記通信インターフェース装置に対する命令が指令先情報とともに記載されたユーザプログラムと前記指令先情報に対応するアドレス情報が格納された設定ファイルとをメモリに格納する工程と、前記ユーザプログラムと前記設定ファイルとを前記メモリから読み込む工程と、前記通信インターフェース装置に対する命令を処理する工程とを、前記プロセッサに実行させ、
    前記ユーザプログラムと前記設定ファイルとは、
    前記サポートツールを用いて、ユーザによって作成され、
    前記サポートツールから前記プログラマブルコントローラの前記メモリへ送られるプログラマブルコントローラの制御プログラム。
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