JP7017419B2 - プログラマブル・ロジック・コントローラ、データロガーおよび制御方法 - Google Patents
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Description
一つ以上の制御機器が接続され、制御プログラムにしたがって当該一つ以上の制御機器を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラであって、
ファイル転送プロトコルにしたがって制御コネクションおよびデータコネクションを介して外部サーバ装置と通信する通信手段と、
前記制御コネクションを介して前記外部サーバ装置にファイル転送要求を送信する要求送信手段と、
予め監視対象として指定された制御機器の情報であってファイル化されていない情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された制御機器の情報からデータレコードを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたデータレコードが前記外部サーバ装置においてファイルに格納されるよう、前記データコネクションを介して前記データレコードを前記外部サーバ装置に転送する転送手段と、
前記生成手段により生成されたデータレコードの転送の終了条件が満たされると、前記データコネクションを切断する切断手段と
を有し、
前記終了条件は、前記ファイルに格納されるデータレコードの数が所定数に到達したことであることを特徴とするプログラマブル・ロジック・コントローラを提供する。
はじめにプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC、単にプログラマブルコントローラと呼ばれてもよい)を当業者にとってよりよく理解できるようにするために、一般的なPLCの構成とその動作について説明する。
デバイスとは、デバイス値(デバイスデータ)を格納するために設けられたメモリ上の領域を指す名称であり、デバイスメモリと呼ばれてもよい。デバイス値とは、入力機器からの入力状態、出力機器への出力状態およびユーザプログラム上で設定される内部リレー(補助リレー)、タイマー、カウンタ、データメモリ等の状態を示す情報である。デバイスには1ビットのデータを記憶するビット型のデバイスと、複数ビットから成るデータを記憶するワード型のデバイスが存在する。ワード型のデバイスは、整数型、浮動小数点型、文字列型などさまざまな型のデータを記憶する。
図2は、ラダープログラムの作成時にプログラム作成支援装置2の表示部7に表示されるラダー図Ldの一例を示す図である。プログラム作成支援装置2はマトリックス状に配置された複数のセルを表示部7に表示する。各セルには仮想デバイスのシンボルが配置される。シンボルは入力リレーや出力リレーなどを示している。複数のシンボルによってリレー回路が形成される。ラダー図Ldには、たとえば、10列×N行(Nは任意の自然数)のセルが配置されている。そして、各行のセル内には仮想デバイスのシンボルが適宜配置される。
図3は、プログラム作成支援装置2の電気的構成について説明するためのブロック図である。図3が示すように、プログラム作成支援装置2は、CPU21、表示部7、操作部8、記憶装置22および通信IF23を備えている。表示部7、操作部8、記憶装置22および通信IF23は、それぞれCPU21に対して電気的に接続されている。記憶装置22は、少なくともRAMを含み、プログラム記憶部24と、編集ソフト記憶部25とを備えている。
図4は、PLC1の電気的構成について説明するためのブロック図である。図4が示すように、基本ユニット3は、CPU31、表示部5、操作部6、記憶装置32および通信IF33を備えている。表示部5、操作部6、記憶装置32、および通信IF33は、それぞれCPU31に電気的に接続されている。記憶装置32は、RAMやROM、メモリカードなどを含んでもよい。記憶装置32はデバイスメモリ34やプログラム記憶部35などの複数の記憶領域を有している。デバイスメモリ34はビットデバイスやワードデバイスなどを有し、各デバイスはデバイス値を記憶する。プログラム記憶部35は、プログラム作成支援装置2から入力されたラダープログラムやユーザデータを記憶する。プログラム記憶部35は、基本ユニット3用の制御プログラムも記憶する。図4が示すように基本ユニット3と拡張ユニット4とは拡張バスの一種であるユニット外部バス99を介して接続されている。なお、ユニット外部バス99に関する通信機能は通信IF33の一部として実装されてもよい。通信IF33は無線通信回路または有線通信回路などを有するネットワーク通信回路である。
図6はFTPサーバ11の電気的構成について説明するためのブロック図である。FTPサーバ11は、CPU51、記憶装置52、通信IF53などを備えている。記憶装置52、通信IF53は、内部バスなどを介してそれぞれCPU51に電気的に接続されている。記憶装置52は、RAMやROM、メモリカード、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)などを含んでもよい。記憶装置52には、PLC1から収集されたデータを記憶するデータ記憶部54や、CPU51により実行される制御プログラム(例:FTPサーバプログラム)を記憶するプログラム記憶部55が設けられている。FTPサーバ11は、通信IF53を介してFTPクライアントプログラムの動作する機器(例えば、PLC1)と通信する。通信IF53はネットワーク通信回路である。なお、FTPサーバ11は表示部や操作部を有してもよい。
図7はPLC1のCPU31が制御プログラムやユーザプログラムを実行することで実現する機能を示している。デバイス管理部60はラダープログラムなどのユーザプログラムにしたがってデバイス78のデバイス値を更新する。デバイス値は、たとえば、ワーク(製造物)の生産数、生産設備の稼働率、振動、温度、アラームの内容および発生時刻などである。FTPクライアント部70はFTPプロトコルにしたがって通信IF33を介してFTPサーバ11と通信する。制御コネクション通信部71はFTPプロトコルにしたがってFTPサーバ11と制御コネクションを確立し、制御コネクションを介して制御コマンドなどを送信する。制御コネクション通信部71は、たとえば、FTPサーバ11に接続要求を送信し、FTPサーバ11から接続許可を示すレスポンスを受信する。制御コネクション通信部71はユーザIDやパスワードを送信することでFTPサーバ11にログインする。これにより制御コネクションが確立される。ユーザIDやパスワードは、記憶装置32に予め記憶されている。制御コネクション通信部71はTYPEコマンドを送信することで、ファイル転送形式を指定する。ファイル転送形式としては、ASCII形式(テキスト形式)とイメージ形式(バイナリ形式)などがある。制御コネクション通信部71はパッシブモードまたはアクティブモードにてデータコネクションを確立する。アクティブモードではPLC1がFTPサーバ11にPORTコマンドを送信することでデータコネクションのための被接続ポート番号を通知し、FTPサーバ11がこの指定ポート番号に対してデータコネクションを確立する。パッシブモードではPLC1がFTPサーバ11にPASVコマンドを送信することで、FTPサーバ11がデータコネクションのための被接続ポート番号を通知し、PLC1がこの指定ポート番号に対してデータコネクションを確立する。制御コネクション通信部71は制御コネクションを通じてファイル転送要求(STORコマンド)を送信することで、FTPサーバ11に保存されるべきファイルのファイル名などを指定する。STORコマンドを受理したFTPサーバは、指定ファイルパスに指定ファイルをオープンする。データコネクション通信部72は、制御コネクションを通じて確立されたデータコネクションを介してファイルを構成することになるレコードデータを順番に転送する。データを受け取ったFTPサーバ11は指定ファイルに順番にデータを書き込んでいく。データコネクション通信部72は、データコネクションを切断することで転送データの終端をFTPサーバに通知する。FTPサーバ11はデータコネクションの切断を検出すると、指定ファイルをクローズする。
図9はロギングに関するシーケンス図である。以下において、制御コネクション通信部71、81は制御コネクションを通じて通信する。また、データコネクション通信部72、82はデータコネクションを通じて通信する。
ダブルバッファ構成とは、制御コネクションとデータコネクションとのペアであるFTPコネクションを二つ使用する構成をいう。ダブルバッファ構成は、生産設備においてアラームが発生したタイミングから、時間を遡ってストリームデータをFTPサーバ11に保存するような用途において有用であろう。とりわけ、単一のFTPコネクションでは、ファイルのクローズ中に、再びロギング要求が発生すると、いくつかのデータレコードを転送できない可能性がある。つまり、Sq16においてファイル転送完了を示すレスポンスを受信するまでFTPクライアント部70はデータコネクションを再確立できないため、いくつかのデータレコードを転送できなくなるだろう。
図12はロギング設定UI90を示している。UIはユーザインタフェースの略称である。プログラム作成支援装置2のCPU21が表示部7にロギング設定UI90を表示し、操作部8を通じて設定情報を受け付ける。あるいは、基本ユニット3のCPU31が表示部5にロギング設定UI90を表示し、操作部6を通じて設定情報を受け付ける。ここでは、後者のケースが詳細に説明される。
・FTPサーバのIPアドレス
・FTPサーバのポート番号
・ログファイル89が保存されるディレクトリのパス名
・デバイス値のサンプリング周期(データレコードの生成周期)
・ファイル名の一部となる共通文字列
・ファイル名の一部となるファイル番号の最大値
・ファイル名の一部となるファイル番号の最小値
・ファイルフォーマット
・一つのデータレコードのサイズ
・一つのファイルあたりのデータレコードの数
・タイムスタンプの有無
設定管理部77は操作部6を通じて入力された設定情報に基づき設定データ79を作成し、記憶装置32に格納する。
上述の実施例では、基本ユニット3に内蔵された通信IF33が使用されているが、複数ある拡張ユニット4の一つが通信IF33の代わりに使用されてもよい。ネットワーク通信回路を有した拡張ユニット4は通信ユニットと呼ばれる。
上述のロギングを実行するためのプログラムはファンクションブロックにより実現されてもよい。ファンクションブロックはユーザプログラムから読み出されて実行されるプログラム部品である。
図17はPLC1のCPU31が実行するロギング処理を示すフローチャートである。
PLC1や基本ユニット3は一つ以上の制御機器が接続され、制御プログラムにしたがって当該一つ以上の制御機器を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラの一例である。なお、拡張ユニット4やフィールドデバイス10a、10bは制御機器の一例である。通信IF33やFTPクライアント部70はファイル転送プロトコルにしたがって制御コネクションおよびデータコネクションを介して外部サーバ装置と通信する通信手段の一例である。FTPサーバ11は外部サーバ装置の一例である。制御コネクション通信部71は制御コネクションを介して外部サーバ装置にファイル転送要求を送信する要求送信手段の一例である。STORコマンドはファイル転送要求の一例である。レコード生成部76やデバイス管理部60は予め監視対象として指定された制御機器の情報を取得する取得手段の一例である。デバイス値は制御機器の情報の一例である。レコード生成部76は取得手段により取得された制御機器の情報からデータレコードを生成する生成手段の一例である。データコネクション通信部72は生成手段により生成されたデータレコードが外部サーバ装置においてファイルに格納されるよう、データコネクションを介してデータレコードを外部サーバ装置に転送する転送手段の一例である。データコネクション通信部72は生成手段により生成されたデータレコードの転送の終了条件が満たされると、データコネクションを切断する切断手段の一例である。このように本実施例では、PLC1はPLC1に保持されているデータをファイル化せずにファイル転送プロトコルにしたがってサーバに転送する。そのため、PLC1は高速かつリアルタイムにデータをサーバに転送することが可能となる。
Claims (13)
- 一つ以上の制御機器が接続され、制御プログラムにしたがって当該一つ以上の制御機器を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラであって、
ファイル転送プロトコルにしたがって制御コネクションおよびデータコネクションを介して外部サーバ装置と通信する通信手段と、
前記制御コネクションを介して前記外部サーバ装置にファイル転送要求を送信する要求送信手段と、
予め監視対象として指定された制御機器の情報であってファイル化されていない情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された制御機器の情報からデータレコードを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたデータレコードが前記外部サーバ装置においてファイルに格納されるよう、前記データコネクションを介して前記データレコードを前記外部サーバ装置に転送する転送手段と、
前記生成手段により生成されたデータレコードの転送の終了条件が満たされると、前記データコネクションを切断する切断手段と
を有し、
前記終了条件は、前記ファイルに格納されるデータレコードの数が所定数に到達したことであることを特徴とするプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記制御機器の情報を記憶する記憶領域である複数のデバイスを有するデバイスメモリをさらに有し、
前記取得手段は、予め設定されたサンプリング周期にしたがって、監視対象として指定されているデバイスから制御機器の情報を読み出して前記生成手段に渡すことを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記制御プログラムは繰り返し実行されるユーザプログラムであり、
前記デバイスに記憶される情報は前記制御プログラムを実行することにより更新されることを特徴とする請求項2に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記サンプリング周期よりも長いロギング周期ごとに前記外部サーバ装置にログインして前記制御コネクションと前記データコネクションとを確立する確立手段をさらに有することを特徴とする請求項2または3に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。
- 前記要求送信手段は、前記外部サーバ装置に前記ファイルをオープンさせるために当該ファイルの名称を引数とするファイル転送要求コマンドを、前記制御コネクションを介して送信するように構成されており、
前記転送手段は、前記ファイル転送要求コマンドに対するレスポンスが前記通信手段により受信されると、前記データレコードの転送を開始するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記制御プログラムはファンクションブロックを有しており、
前記ファンクションブロックは、前記制御機器の情報のサンプリングの開始と停止を示すデバイスと、前記データレコードに搭載される情報を記憶するデバイスのアドレスと、前記外部サーバ装置において一つのファイルに格納されることになるデータレコードの数とを管理していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記通信手段は、予め設定されたファイルフォーマットを指定するコマンドを、前記制御コネクションを介して前記外部サーバ装置に送信し、
前記生成手段は、前記ファイルフォーマットにしたがうよう前記取得手段により取得された前記制御機器の情報を変換してデータレコードを生成することを特徴とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記確立手段は、第一データコネクションおよび第二データコネクションを確立し、
前記転送手段は、前記第一データコネクションを介して第一ファイルに格納されることになるデータレコード転送し、前記第二データコネクションを介して第二ファイルに格納されることになるデータレコード転送するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - 前記確立手段は、前記第一ファイルに格納されるデータレコードの転送が完了する前に、前記第二データコネクションを確立し、前記第二データコネクションを介した前記データレコードの転送に備えることを特徴とする請求項8に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。
- 前記データレコードを一時的に記憶するバッファを有し、
前記転送手段は、前記バッファから前記データレコードを読み出して前記外部サーバ装置に転送することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラ。 - ファイル転送プロトコルにしたがって制御コネクションおよびデータコネクションを介してFTPサーバと通信するFTPクライアントと、
前記FTPサーバにログファイルを作成するロギングタイミングが到来すると、前記FTPクライアントと前記FTPサーバとの間に制御コネクションを確立させ、前記制御コネクションを通じてさらにデータコネクションを確立させる確立手段と、
前記制御コネクションおよび前記データコネクションが確立されると、前記FTPクライアントに、前記制御コネクションを通じてファイルの名称を引数とする転送要求コマンドを送信させることで前記FTPサーバに当該ファイルをオープンさせ、前記FTPサーバから転送準備が完了したことを示すレスポンスが受信されると、予め定められた周期にしたがって、ファイル化されていない転送対象のデータを取得してデータレコードを生成し、前記FTPクライアントに当該データレコードを転送させ、前記データレコードの転送の終了条件が満たされると、前記FTPサーバに前記ファイルをクローズさせるために前記FTPクライアントに前記データコネクションを切断させる制御手段と
を有し、
前記終了条件は、前記ファイルに格納されるデータレコードの数が所定数に到達したことであることを特徴とするデータロガー。 - 一つ以上の制御機器が接続され、制御プログラムにしたがって当該一つ以上の制御機器を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラの制御方法であって、
外部サーバ装置に対してファイル転送プロトコルにしたがって制御コネクションおよびデータコネクションを確立し、
前記制御コネクションを介して前記外部サーバ装置にファイル転送要求を送信し、
予め監視対象として指定された制御機器の情報であってファイル化されていない情報を取得し、
前記取得された制御機器の情報からデータレコードを生成し、
前記生成されたデータレコードが前記外部サーバ装置においてファイルに格納されるよう、前記データコネクションを介して前記データレコードを前記外部サーバ装置に転送し、
前記データレコードの転送の終了条件が満たされると、前記データコネクションを切断し、
前記終了条件は、前記ファイルに格納されるデータレコードの数が所定数に到達したことであることを特徴とする制御方法。 - FTPサーバにログファイルを作成するロギングタイミングが到来すると、FTPクライアントとFTPサーバとの間に制御コネクションを確立し、
前記制御コネクションを通じてさらにデータコネクションを確立し、
前記制御コネクションおよび前記データコネクションが確立されると、前記FTPクライアントに、前記制御コネクションを通じてファイルの名称を引数とする転送要求コマンドを送信させることで前記FTPサーバに当該ファイルをオープンさせ、
前記FTPサーバから転送準備が完了したことを示すレスポンスが受信されると、予め定められた周期にしたがって、ファイル化されていない転送対象のデータを取得してデータレコードを生成し、
前記FTPクライアントに当該データレコードを転送させ、
前記データレコードの転送の終了条件が満たされると、前記FTPサーバに前記ファイルをクローズさせるために前記FTPクライアントに前記データコネクションを切断させ、
前記終了条件は、前記ファイルに格納されるデータレコードの数が所定数に到達したことであることを特徴とするデータロガーの制御方法。
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