JP6951157B2 - プログラマブルコントローラ及びラダー回路プログラム検証システム - Google Patents

Description

本発明は、プログラマブルコントローラ及びラダー回路プログラム検証システムに関する。

プログラマブルコントローラは、ユーザが作成したラダー回路プログラムを外部入出力データを取扱うレジスタ（以後、外部入出力レジスタと称す）とラダー演算に使用するレジスタを（以後、内部演算用レジスタと称す）用いてラダー演算処理を実行する。

ユーザは、プログラマブルコントローラを使用した装置の立ち上げ時若しくは不具合発生時に、意図したとおりにラダー回路プログラムが実行されているかを検証する。プログラマブルコントローラに周辺装置を接続しその周辺装置からラダー回路モニタ若しくはレジスタモニタを実行すると、プログラマブルコントローラから通信によりレジスタ情報を取得し周辺装置のディスプレイに表示する。

ユーザはそのディスプレイにリアルタイムに表示される情報（ラダー図若しくはレジスタ情報）を元に検証を行う。このように、リアルタイムにプログラマブルコントローラから通信機能を用いてレジスタ情報をモニタリングし周辺装置のディスプレイに表示させる。

この際、周辺装置のディスプレイに表示されるデータが高速に変化する外部入出力レジスタ及び内部演算用レジスタの場合は、周辺装置のディスプレイで視認することが難しい若しくは見落とす場合がありラダー回路プログラムの検証に時間を要してしまう。

このため、リアルタイムでのモニタで検証が難しい場合には、指定したレジスタ情報を定期的に保存して記憶するロギング機能を用いてラダー回路検証を行う。例えば、特許文献１には、このロギング機能を利用してラダー回路検証を行う技術が開示されている。

特開平１０−１１１１８号公報

しかし、特許文献１の検証方法では、タイムチャート若しくは数値データを周辺装置のディスプレイに表示しており、ラダー回路自体は表示していない。このため、ユーザはラダー回路とロギングデータを机上で対応させる必要があり、ラダー回路の検証に時間を要してしまう。

この際、ラダー回路の全てをメモリにロギングしてディスプレイに表示することも考えられるが、メモリ容量が増大すると共にラダー回路検証の時間が増大してしまう。

本発明の目的は、メモリ容量及びラダー回路検証の時間を増大させることなく効率的にラダー回路をロギングして表示することにある。

本発明の一態様のプログラマブルコントローラは、情報を表示する周辺装置と通信可能に接続され、ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラであって、過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出する制御部と、
前記制御部により検出された前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存するメモリと前記メモリに保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記プログラマブルコントローラから通信により前記周辺装置に送り、送られた前記レジスタ情報を前記周辺装置に前記変化点を基準にして表示させるインタフェース部と、を有することを特徴する。

本発明の一態様のラダー回路プログラムの検証システムは、ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラと、前記プログラマブルコントローラと通信可能に接続され、前記ラダー回路の前記レジスタ情報を表示する周辺装置と、を備え、前記プログラマブルコントローラは、過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出する制御部と、前記制御部により検出された前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存するメモリと、を有し、
前記周辺装置は、前記メモリに保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記プログラマブルコントローラから通信により取得し、取得した前記レジスタ情報を前記変化点を基準にして表示することを特徴する。

本発明の一態様のラダー回路プログラムの検証システムは、ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラと、前記プログラマブルコントローラと通信可能に接続され、前記ラダー回路の前記レジスタ情報を表示する周辺装置と、を備え、前記プログラマブルコントローラは、過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出し、前記周辺装置は、前記プログラマブルコントローラにより検出された前記レジスタ情報を前記プログラマブルコントローラから通信により取得し、取得した前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存し、前記保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記変化点を基準にして表示することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、メモリ容量及びラダー回路検証の時間を増大させることなく効率的にラダー回路をロギングして表示することができる。

実施例１のラダー回路プログラム検証システムを示す図である。 プログラマブルコントローラの構成図である。 周辺装置のディスプレイ上のラダー回路表示例を示す図である。 過去のラダー回路モニタ実行中の周辺装置のディスプレイ上のラダー回路表示例を示す図である。 コマ送り再生を行った時のイメージ図である。 実施例１の過去の演算結果をラダー回路図上で検証する手順を示すフローチャートである。 実施例４の過去の演算結果をラダー回路図上で検証する手順を示すフローチャートである。 実施例４のタイムチャートの一例を示す図である。 レジスタ情報の変化点をスキップ再生したイメージ図である。

周辺装置のディスプレイに表示されるデータが高速に変化する外部入出力レジスタ及び内部演算用レジスタの場合は、周辺装置のディスプレイで視認することが難しい若しくは見落とす場合がある。このため、ラダー回路プログラムの検証に時間を要してしまう。実施形態では、ラダー回路をリアルタイムではなく過去に遡って周辺装置のディスプレイに表示させる。

具体的には、実施形態では、過去データを表示させるために必要な外部入出力レジスタ及び内部演算用レジスタを検出し、そのレジスタ情報を定期的に収集し保存し、保存してあるレジスタ情報を周辺装置のラダー回路モニタに表示する。このように、過去に遡って検証したいラダー回路部のレジスタ情報（外部入出力レジスタ及び内部演算用レジスタ）を簡単な操作で検出し、そのレジスタ情報をユーザの指定に基づき定期的に収集して保存する。

実施形態では、プログラマブルコントローラが実行した過去のラダー演算結果を周辺装置上のラダー回路モニタで表示できるようになる。このため、図示状態でどの回路が成立しているか否かを簡単に判断できラダー回路プログラムの検証が容易となる。
以下、図面を用いて実施例について説明する。

図１を参照して、実施例１のラダー回路プログラム検証システムについて説明する。
ラダー回路プログラム検証システムは、ラダー演算処理を行うプログラマブルコントローラ１０と、ラダー回路プログラムの編集とモニタ表示を行う周辺装置１１を有する。プログラマブルコントローラ１０と周辺装置１１は、通信ケーブル１２により接続されている。通信ケーブル１２として、例えば、シリアル通信、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ：登録商標）が使用される。

図１ａを参照して、プログラマブルコントローラ１０の構成について説明する。
プログラマブルコントローラ１０は、ラダープログラムの演算や、周辺装置インタフェース部３１を介し接続された周辺装置１１との通信処理を行うＭＰＵ（制御部）３０を有する。さらに、ＭＰＵ３０の制御する内容及び手順を記憶した不揮発性のシステムプログラムメモリ３２、ユーザが作成したラダー回路を格納するための書き換え可能なラダー回路格納メモリ３３を有する。

さらに、プログラマブルコントローラ１０は、ＭＰＵ３０が実行したラダー回路プログラムの演算結果を格納する内部演算用レジスタメモリ３４、外部入出力レジスタメモリ３５、ワークメモリ３６及び比較用ワークメモリ４１を有する。さらに、外部機器４２（センサ、スイッチ等）からの入力信号を取込むための入力モジュール３７、外部機器４３（ランプ、アクチュエータ等）への出力信号に演算結果を出力するための出力モジュール３８、インタフェースするための外部バスインタフェース３９を有する。また、外部接続となるが汎用ＵＳＢメモリ、ＳＤカードメモリ等の外部機器４０が追加で接続可能となっている。

ラダー回路プログラムは周辺装置１１で作成され、通信ケーブル１２及び周辺装置インタフェース３１を介してラダー回路格納メモリ３３に格納される。

図２を参照して、周辺装置１１のディスプレイに表示されたラダー回路の表示例について説明する。
この表示例は、外部入出力レジスタＸ０（１３）、Ｘ１（１４）、Ｙ１００（１５）及び内部演算用レジスタＲ０（１６）のレジスタを組み合わせたラダー回路図である。
周辺装置１１のディスプレイ上には、過去のラダー回路モニタを実行するための起動用ボタン１７が設けられている。

図２ａを参照して、過去のラダー回路モニタを実行中の周辺装置１１のディスプレイ上のラダー回路の表示例について説明する。
周辺装置１１のディスプレイ上には、停止ボタン２５、過去データ再生ボタン１８、基準軸からの経過時間１９、再生一時停止ボタン２０、コマ送り再生ボタン２１、コマ巻戻しボタン２２、基準軸からの時間のスライダ表示２３、レジスタ情報の変化点までスキップするスキップボタン２４が設けられている。

そして、プログラマブルコントローラ１０と周辺装置１１を通信可能な状態（オンラインモード）に移行し、ラダー回路図モニタを実行する。この状態ででは、リアルタイムでラダー演算結果をラダー回路図で表示する。

例えば、図２ａに示すように、Ｘ０（１３）、Ｘ１（１４）、Ｒ０（１６）がＯＮになると、ラダー回路が成立しＹ１００（１５）がＯＮし周辺装置１１のディスプレイ上で目視できる。この場合、Ｘ０（１３）が高速で変化した場合、ラダー演算結果によりＹ１００（１５）の状態も高速で変化する。このため、目視での確認では見落とす可能性がある。そこで、過去の演算結果をラダー回路図上で検証するために、レジスタ情報の収集及び保存を実施する必要がある。

図３のフローチャートを参照して、過去の演算結果をラダー回路図上で検証する手順について説明する。
まず、起動用ボタン１７を押してＯＮにする（Ｓ３００）。これにより、辺装置１１のディスプレイ上に表示されている外部入出力レジスタ、内部演算用レジスタを自動で検出する（Ｓ３０１）。この場合は、Ｘ０（１３）、Ｘ１（１４）、Ｙ１００（１５）、Ｒ０（１６）、Ｘ０、Ｘ１、Ｒ０を自動で検出する。レジスタ番号が重複する場合は、ソートして削除を実行し（Ｓ３０２）、収集対象レジスタテーブル（この場合、Ｘ０、Ｘ１、Ｙ１００、Ｒ０）を自動で作成する（Ｓ３０３）。

次に、収集対象レジスタテーブルに基づきデータロギングを実行する（Ｓ３０４）。収集対象レジスタと認識された外部入出力レジスタ、内部演算用レジスタはディスプレイ上で表示色を変更することにより一目で認識できる。

周辺装置１１は、通信手段にてプログラマブルコントローラ１０から収集対象レジスタの情報を定期的に収集し（Ｓ３０５）、周辺装置１１のメモリ（図示せず）に格納する（Ｓ３０６）。周辺装置１１のメモリとして、例えば、ＨＤＤ、ＵＳＢメモリ等を使用する。

停止ボタン２５を押されるまで収集対象レジスタのデータを定期的に収集する（Ｓ３０７）。このデータ収集周期はプログラマブルコントローラ１０と周辺装置１１の通信能力及び収集対象レジスタの数量により自動的に最適化される。実施例１では、この周期を１ｍｓと仮定する。

データロギング中は、周辺装置１１のディスプレイ上にリアルタイムで演算結果を表示しながら１ｍｓ周期で収集対象レジスタのデータの取得及び保存を行える。

過去情報でラダー回路モニタを表示する際には、過去データ再生ボタン１８を押す。これにより、リアルタイム表示から周辺装置１１のメモリに格納した収集対象レジスタ情報を使用して、ラダー回路図モニタで起動用ボタン１７を押すことによりデータロギングを開始した時間を基準軸とし表示を開始する。

基準軸からの経過時間１９を表示し、再生一時停止ボタン２０を押すと基準軸からの経過時間１９が停止しその状態でのラダー演算結果をラダー回路モニタで表示する。

また、コマ送り再生ボタン２１を押した場合には、基準軸からの経過時間１９をデータ収集周期（実施例１では１ｍｓ）単位でのラダー回路モニタ表示が可能となる。
コマ巻戻しボタン２２を押した場合は、基準軸からの経過時間１９をデータ収集周期単位で遡りラダー回路モニタ表示が可能となる。
基準軸からの経過時間１９をスライダ表示２３し、このスライダを操作することによってもラダー回路モニタ表示の時間軸を変更することが可能である。

図２ｂは、基準軸からの経過時間１０ｍｓから１７ｍｓまでをコマ送り再生したイメージ図である。図２ｂに示すように、１２ｍｓ〜１３ｍｓの期間に外部入力レジスタＸ１がＯＦＦしたことにより外部出力レジスタＹ１００がその期間ＯＦＦしたことが容易に分かる。
最後に、停止ボタン２５をＯＮにすると（Ｓ３０８）、データロギングが終了する（Ｓ３０９）。

次に、実施例２のラダー回路プログラム検証システムについて説明する。
実施例１では、収集対象レジスタのデータをプログラマブルコントローラ１０と周辺装置１１が通信にて取得し周辺装置１１のメモリ（図示せず）に格納している。しかし、プログラマブルコントローラ１０と周辺装置１１の通信能力が低く、収集対象レジスタの数量が膨大な場合には、データ収集周期が大きくなることが懸念される。この点を考慮して、実施例２では、収集対象レジスタのデータをプログラマブルコントローラ１０のメモリに格納する。

具体的には、図２に示す起動用ボタン１７を押すと、周辺装置１１のディスプレイ上に表示されている外部入出力レジスタ、内部演算用レジスタを検出する。収集対象レジスタを検出後、プログラマブルコントローラ１０に収集対象レジスタの情報を転送し、プログラマブルコントローラ１０はその情報を元にデータロギングを実行して、プログラマブルコントローラ１０のワークメモリ３６若しくは外部接続可能な外部機器４０などにレジスタ情報を格納する。

過去情報でラダー回路モニタを表示するために、過去データ再生ボタン１８が押されると、プログラマブルコントローラ１０のメモリに格納されていた収集対象レジスタのデータを周辺装置１１が一括で読み込んで周辺装置１１のメモリ上にコピーする。そして、周辺装置１１のメモリ上にコピーしたデータを使用して過去情報のラダー回路モニタを表示する。

次に、実施例３のラダー回路プログラム検証システムについて説明する。
実施例２ではプログラマブルコントローラ１０自身で収集対象レジスタのデータロギングを行えるメリットがあり、データ収集周期を時間軸ではなくプログラマブルコントローラ１０特有のスキャン単位で行うことが可能となる。

そこで、実施例３では、周辺装置１１からデータ収集周期をスキャン単位で行うように指示を行うことにより、プログラマブルコントローラ１０は収集対象レジスタのデータ収集をスキャン単位で行いプログラマブルコントローラ１０のメモリに格納する。周辺装置１１は、基準軸からの経過ステップ数単位で過去のラダー回路モニタを表示する。

次に、実施例４のラダー回路プログラム検証システムについて説明する。
実施例１〜３では収集対象レジスタの情報を定周期にて収集及び保存を行うため、収集対象レジスタの個数×時間軸分の格納用メモリが必要となる。実施例４では、格納量メモリとなるワークメモリ３６を肥大化させないようにする。

図４のフローチャートを参照して、過去の演算結果をラダー回路図上で検証する手順について説明する。
まず、起動用ボタン１７を押してＯＮにする（Ｓ４００）。これにより、周辺装置１１のディスプレイ上に表示されている外部入出力レジスタ、内部演算用レジスタを自動で検出する（Ｓ４０１）。この場合、Ｘ０（１３）、Ｘ１（１４）、Ｙ１００（１５）、Ｒ０（１６）、Ｘ０、Ｘ１、Ｒ０を自動で検出する。

レジスタ番号が重複する場合は、ソート及び削除を実行し（Ｓ４０２）、収集対象レジスタテーブル（この場合、Ｘ０、Ｘ１、Ｙ１００、Ｒ０）を自動で作成する（Ｓ４０３）。

次に、収集対象レジスタテーブルに基づきデータロギングを実行する（Ｓ４０４）。ここまでは、実施例１、２と同じである。
データロギング開始時は、ＭＰＵ３０は、全レジスタの情報を収集して（Ｓ４０５）、ワークメモリ３６若しくはプログラマブルコントローラ１０に外部接続可能な外部機器４０に格納する（Ｓ４０６）。

そして、次のデータ収集周期か否かを判定する（Ｓ４０７）。次のデータ収集周期になった場合、収集対象レジスタテーブルに基づきデータロギングを実行して比較用ワークメモリ４１に格納する（Ｓ４０８）。そして、比較用ワークメモリ４１に格納したレジスタ情報と、前回ワークメモリ３６に格納したレジスタ情報と比較する処理を実行してレジスタ情報の変化点５０（図５参照）を検出する（Ｓ４０９）。

次に、レジスタ情報の変化点があるか否かを判定する（Ｓ４０９）。レジスタ情報の変化点がない場合、上記比較結果はレジスタ情報が同一となるためワークメモリ３６への格納は実施せず比較用ワークメモリ４１のデータは破棄する。

レジスタ情報の変化点がある場合には、上記比較結果はレジスタ情報が同一とならないためログング有効データと判定しワークメモリ３６にレジスタ情報とタイムスタンプを付加し格納する（Ｓ４１１）。停止ボタン２５を押されるまで収集対象レジスタのデータを定期的に収集する。
最後に、停止ボタン２５が押されてＯＮになると（Ｓ４１２）、データロギングが終了する（Ｓ４１３）。

実施例１、２の場合、図２ｂに示すように、経過時間１０ｍｓから１７ｍｓの間に１ｍｓ間隔で８回レジスタ情報を格納することとなる。この場合、１０ｍｓと１１ｍｓ、１２ｍｓと１３ｍｓ、１４ｍｓ〜１７ｍｓのレジスタ情報は同じデータを格納することとなる。

実施例４の場合、図５及び図６に示すように、レジスタ情報の変化点５０にてロギングを実行するため、経過時間１２ｍｓ、経過時間１４ｍｓと２回だけレジスタ情報を格納することとなる。このため、格納量メモリの肥大化を低減することが可能である。

また、過去情報でラダー回路モニタを表示する場合にも、図５に示すように、レジスタ情報の変化点５０をポイントに再生する機能を使うことにより、ラダー回路プログラム検証の時間短縮となる。

図６を参照すると、過去データ再生ボタン１８を押し、ワークメモリ３６に格納した収集対象レジスタのデータを使用しラダー回路図モニタで起動用ボタン１７を押す。これにより、データロギングを開始した時間を基準軸とし表示を開始する。
その際、通常再生ではなくスキップ再生２４を押すと、経過時間１０ｍｓからレジスタ情報の変化点経過時間１２ｍｓまでスキップし一時停止する。
その後に、再度スキップ再生２４を押すと、次のレジスタ情報の変化点経過時間１４ｍｓまでスキップして一時停止する。

スキップ再生２４を使用することにより、レジスト情報の無変化状態の時間を飛ばして検証することが可能となる。
このように、実施例４では、格納量メモリの肥大化を低減することができる。さらに、レジスタ情報の変化点５０をポイントに再生する機能を使うことにより、ラダー回路プログラム検証の時間を短縮することができる。

１０ プログラマブルコントローラ、
１１ 周辺装置
１２ 通信ケーブル
３０ ＭＰＵ
３１ 周辺装置インタフェース部
３２ システムプログラムメモリ
３３ ラダー回路格納メモリ
３４ 内部演算用レジスタメモリ
３５ 外部入出力レジスタメモリ
３６ ワークメモリ
３７ 入力モジュール
３８ 出力モジュール
３９ 外部バスインタフェース
４０ 外部機器
４１ 比較用ワークメモリ
４２ 外部機器
４３ 外部機器

Claims (8)

1. 情報を表示する周辺装置と通信可能に接続され、ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラであって、
   過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出する制御部と、
   前記制御部により検出された前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存するメモリと、を有し、
   前記周辺装置は、前記メモリに保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記変化点が検出された時点からの経過時間に対応付けて表示することを特徴するプログラマブルコントローラ。
2. 前記ラダー回路は、
   外部入出力データを取扱う外部入出力レジスタと、
   前記ラダー演算に使用する内部演算用レジスタと、
   を有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。
3. ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラと、
   前記プログラマブルコントローラと通信可能に接続され、前記ラダー回路の前記レジスタ情報を表示する周辺装置と、を備え、
   前記プログラマブルコントローラは、
   過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出する制御部と、
   前記制御部により検出された前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存するメモリと、を有し、
   前記周辺装置は、
   前記メモリに保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記プログラマブルコントローラから通信により取得し、取得した前記レジスタ情報を前記変化点が検出された時点からの経過時間に対応付けて表示することを特徴するラダー回路プログラム検証システム。
4. 前記ラダー回路は、
   外部入出力データを取扱う外部入出力レジスタと、
   前記ラダー演算に使用する内部演算用レジスタと、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のラダー回路プログラム検証システム。
5. 前記周辺装置は、
   前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記変化点が検出された時点からの経過時間に対応付けて表示することにより、前記ラダー回路のプログラムの検証を行うことを特徴とする請求項３に記載のラダー回路プログラム検証システム。
6. ラダー回路のプログラムを前記ラダー回路のレジスタ情報を用いてラダー演算するプログラマブルコントローラと、
   前記プログラマブルコントローラと通信可能に接続され、前記ラダー回路の前記レジスタ情報を表示する周辺装置と、を備え、
   前記プログラマブルコントローラは、
   過去の前記ラダー回路を表示させるために必要な前記レジスタ情報を検出し、
   前記周辺装置は、
   前記プログラマブルコントローラにより検出された前記レジスタ情報を前記プログラマブルコントローラから通信により取得し、取得した前記レジスタ情報を前記レジスタ情報の変化点を基準にして保存し、
   前記保存した前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記変化点が検出された時点からの経過時間に対応付けて表示することを特徴とするラダー回路プログラム検証システム。
7. 前記ラダー回路は、
   外部入出力データを取扱う外部入出力レジスタと、
   前記ラダー演算に使用する内部演算用レジスタと、
   を有することを特徴とする請求項６に記載のラダー回路プログラム検証システム。
8. 前記周辺装置は、
   前記過去のラダー回路の前記レジスタ情報を前記変化点が検出された時点からの経過時間に対応付けて表示することにより、前記ラダー回路のプログラムの検証を行うことを特徴とする請求項６に記載のラダー回路プログラム検証システム。

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