JPH02190903A - プログラマブル操作パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械装置等のプログラマブル操作パネルに関
するものであり、更に詳しくは機械装置を制御しシーケ
ンス機能をもつ第１プロセツサと、スイッチ項目を画面
表示する表示パネルと、該パネル表示画面上のスイッチ
項目に対応したスイッチと、表示パネルおよびスイッチ
を制御する第２のプロセッサとからなり、操作性に冨み
、小型にしてコスト低順なプログラマブル操作パネルに
関する。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の操作パネルの一例を示す斜視図である
。

同図から概念的に理解できるように、従来の操作パネル
は、機械装置等の制御用としては、押しボタンスイッチ
、動作表示ランプなどが多数個、組み合わされたものか
ら成っており、その個々のスイッチやランプには、それ
ぞれ固有の対象物（例えばモータとかツレノイズ・リレ
ーなど）と動作機能が割付けられている。

例えば、成るスイッチはモータ制御用のスイッチである
とか、また成るランプはモータの動作状況を示すランプ
である、などのように、個別に対象物と動作機能が割付
けられている。

このように従来の操作パネルでは、制御対象とする機械
が複雑になるにつれ、該機械を構成する部品の数も増す
ので、該部品側々に割り当てるスイッチやランプの数が
増し、結果として大型化せざるを得なかった。

そこで、かかる従来の操作パネルでは、大型化に伴って
製造コストが高くなること、操作すべきスイッチやラン
プの数が多くなることから、操作の対象となるスイッチ
やランプの選択が容易でなくなること、同様に故障や異
常が発生したとき、何を操作すれば良いか、大型のパネ
ル全体を見て判断しなければならず、操作性が良くない
こと、制御が複雑化すると操作機能も複雑になるため、
パネル設計に時間がかかり、制作納期が長引くこと、な
どの問題点があった。

ところで、機械制御であっても、最近では個々の機械毎
にリレー配線方式による制御回路を個別に作ることから
、シーケンサを用いて制御機能をプログラム化する動き
が主流になってきている。

一方、ＣＲＴ　（陰極線管）とか液晶パネルを用いて変
更可能な操作パネル用表示画面を構成し、該表示画面の
表示内容の変更に伴い、表示物としてのランプやスイッ
チの機能を、それに対応するように変更するという技術
はすでに実現されている。その代表例がコンピュータや
計測装置の表示操作部（オペレーションコンソール）で
あるが、かかる表示操作部では、成る特定用途のもの（
例えば、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　Ａｉｄｅｄ　　Ｄｅｓｌ
ｇｎ　（ＣＡＤ）とか、ワークステーションなど）では
、操作により表示画面の内容を次々に変更して、同一表
示面を多重に利用することが行われている。

しかし、この種の変更可能な操作パネル用表示゛画面を
持つ装置では、表示画面の内容は、メーカ側が予めプロ
グラムの形で内蔵させておき、ユーザは何時もそれをた
だ使用するだけというもので、ユーザ側が自由に表示画
面内容を変更できるというものではなかったから、使い
勝手（自由度）に欠けるという点、また操作の内容は、
装置内のＣＰＵヘデータ形式で入力され、ＣＰＵはその
入力データに応じた制御を行うというのが主体で、操作
内容を外部の装置へ直接出力するというものではなかっ
たから、応用性に欠けるし、機械装置などの制御用操作
パネルとしての基本機能にも欠けるという点、などで不
十分なものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで本発明においては、操作パネルとして、コスト低
順で操作性良く、製作納期も短くてすみ、しかもユーザ
側の使い勝手（自由度）がよく、操作内容を外部装置へ
直接出力することも勿論可能であるような操作パネルを
実現すること、を解決すべき課題としている。従って本
発明は、かかることの可能なプログラマブル操作パネル
を提供することをその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

外部信号を読み取る読取手段と、外部装置に対して制御
出力を発する出力手段とを少なくとも有し、外部信号の
動作状況と内蔵のプログラムとによってシーケンス制御
動作を行う第１のプロセッサ（以下、シーケンサＣＰＵ
とも云う。）と、スイッチ項目画面データを記憶する記
憶手段と、この記憶手段から読み出され内部バスを介し
て入力される画面データにしたがってスイッチ項目を両
目の情報を発生して出力するスイッチと、前記表示パネ
ルおよびスイッチを制御する第２のプロセッサ（以下、
操作表示ＣＰＵとも云う）とを設け、前記第１プロセツ
サは第２プロセツサの動作状況に応じてシーケンサ機能
に必要なデータを読み取る一方、前記第２プロセツサは
前記スイッチから情報を入力されると、これによって前
記表示パネル面に表示すべきスイッチ項目画面の切り換
えと、それに伴うスイッチ出力情報の前記第１プロセツ
サへの伝達およびこの第１プロセツサからの出力情報の
前記パネル面への表示を制御する。

〔作用〕

シーケンサＣＰＵと操作表示ＣＰＵとを有機的に結合す
ることにより、操作性の向上と性能アップとを図る。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は操作表示マイコンシステムを中心に示した、本
発明の一実施例を示すブロック図である。

本実施例は、組立加工機のプログラマブル操作パネルを
示すものである。組立加工機は、被加工物を検知するた
めのセンサ、被加工物の搬送機構、被加工物に対して加
工を加える種々の加工機構、などから成っていて、被加
工物がセンサによって検知され、搬送機構によって搬送
され、加工機構によって加工されて製品が出来上がるよ
うに構成されているだけでなく、制御装置を備えていて
、異常状態が発生したときの運転解除や機械の動作調整
のために、各センサの状態の表示、搬送のための駆動機
構によるステップ動作などを操作パネル上から実施でき
るようになっている。なお、これらの機能については、
市販のプログラマブルコントローラ（シーケンサ）が−
船釣に持っている機能なので、その実現方法についての
詳細な説明は省略する。

第１図において、ｌは操作表示ＣＰＵ　（中央処理袋Ｗ
）としてのマイコンシステム、２は表示文字を発生する
キャラクタジェネレータ（ＣＣ）、３は画面を構成する
図形データを記憶するための画面メモリ（ＥＥＰＲＯＭ
）（上記ＣＧ２を用いる代わりに、この画面メモリ３に
文字を図形として記憶させるようにしても良い）、４は
画面に表示する数量データなどを保持するためのデータ
メモリ（ＲＡＭ）（このメモリ４に、動作状況を画面毎
に記憶させることで、電源オフとなった後での再起動を
容易にすることが出来、またこのメモＩＪ　４は、不揮
発性メモリとなるように、バッテリでバックアップする
のが良い）、５は内部バス、６は表示パネルと透明スイ
ッチが一体化した透明タッチキーであるが、そのうち、
特に透明スイッチを指すときは符号６ａを、表示パネル
を指すときは符号６ｂを（６ａ、６ｂとも第１図には直
接図示していないが）用いる。

なお透明スイッチ６ａは、表示パネル６ｂの表示画面上
に位置し、該画面に表示されたスイッチ項目に、該透明
スイッチ６ａを構成する透明体を介してタッチすること
により、該透明スイッチ６ａから対応するスイッチ出力
を発生するようになっており、かかる透明タッチキー６
そのものは従来から周知のものである。

７はキーエンコーダ（透明スイッチ６ａの操作出力を入
力され、これをエンコードしてマイコンシステム１へ伝
える働きをする）、８は操作スイッチ、９はインタフェ
ースバス、１０は画面作成用のデータを入力し、設定す
るためのローダ、１１はシーケンサ機能を果すマイコン
システム（ＣＰＵ）である、このシーケンサの先には図
示させる機械、この場合は組立加工機がつながっており
、組立加工機はこのシーケンサにより動作の手順（プロ
グラム）を制御される。なお、ローダ１０は内部バス５
に接続することも可能である。

このシーケンサＣＰＵＩ　１は、マイコンシステムＣＰ
ＵＩへ指令を発してデータメモリ４に記憶されている画
面データの選択指定を行う機能や、透明スイッチ６ａや
操作スイッチ８の操作結果をキーエンコーダ７、マイコ
ンシステムＣＰＵＩを介して読み込み、その結果により
、該シーケンサＣＰＵＩＩにつながる前述の機械へ操作
出力を出力したり、またマイコンシステムＣＰＵＩへ指
令を発して表示パネル６ｂにおけるその表示画面を切り
換えたりする機能をもっている。

１２は表示ランプ、１３は警報リレー　１４はブザー、
である。

表示ランプ１２は、操作パネルとしては、透明タッチキ
ー６の近傍に配置されるわけであるが、その際、該タッ
チキー６の表示パネル６ｂが例えば液晶とか蛍光表示管
などで構成されていたとすると、遠方とか明るい所では
、表示ランプ１２を視認し難いという問題を生じる。

そこで、表示ランプ１２は、アラーム用等として、大型
のランプを用いて個別に点灯できるようにしておき、マ
イコンシステム１からその点灯制御を直接制御するよう
にする。またこの表示ランプ１２は、その側に配置する
銘板文字（ランプの用途等を示す）を、表示パネル６ｂ
における画面を利用して構成すれば、銘板文字データを
マイコンシステム１からの指令によって容易に可変でき
るから、それに応じて表示ランプ１２の機能を幾通りに
も使い分けることができる。警報リレー１３、ブザー１
４は、異常発生時に動作し、外部にそのことを通知する
ためのものである。

また図示していないが、表示ランプの代わりに操作スイ
ッチの一部を配置すれば、表示ランプの場合と同様に、
銘板文字データを変更することによって操作スイッチを
幾通りにも、透明スイッチ同様に利用することができる
。

表示ランプ１２、警報リレー１３、ブザー１４、表示ラ
ンプ１２の側の銘板文字表示などの諸動作は、シーケン
サＣＰＵＩＩのプログラムによって指定されるもので、
インタフェースバス９を介して指定のための指令を受け
たマイコンシステムＣＰＵＩがそれらの動作を制御する
。ブザー１４は、透明タッチキー６の操作がなされたと
き、そのことを検知して短時間鳴動するようにして、操
作者にその旨、知らせるようにすることもできる。

第２図は、本発明の一実施例としてのプログラマブル操
作パネルの表示面を示す正面図である。

同図において、第１図におけるのと同じものには同じ符
号を付しである。即ち６は透明タッチキーで、この場合
、１６区分されているので、１６個のスイッチ素子とそ
れに対応した銘板文字を含むわけである。該区分の一部
を表示ランプ１２用に流用することも出来る。操作スイ
ッチ８としては、何か特定の機能を割付けられた多数の
スイッチ８ａと、大型の非常停止スイッチ８ｂなどを考
えることが出来る。

透明タッチキー６を構成する表示パネル６ｂ上の画面に
よるスイッチ配列は、画面が切り換わる毎に変わるので
、緊急時の操作用としてユーザが使用し難いという問題
がある。そのため、表示パネル６ｂ上の画面によらない
上述の大型の非常停止スイッチ８ｂなどを設けておき、
緊急時には素早（操作できるようにしておく、なお、こ
の種のスイッチには操作頻度の高い、例えば自動運転。

停止、定点停止用などの種々のものが考えられる。

また上記スイッチ８ａには、プログラマブル操作パネル
の機能テストに際しての機能指定スイッチとか、或いは
、何か登録操作のための指定スイッチなど、特殊な用途
を持ったスイッチが含まれても良いことは勿論である。

第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）はそれぞれ第２図におけ
る透明タッチキー６の表示画面例を示している。

第３図（Ａ）は、例えば、シーケンサＣＰＵｌ１につな
がる機械として組立加工機を想定しているので、該組立
加工機に電源が入ったときに現れる画面例である。この
画面では「画面メニュー」、「生産数」と表示された枠
以外の１０個の枠、即ち「自動運転」、「手動運転」の
ほか、点検モードに属する「搬送部」、「駆動部」、・
・・・・・「故障点検」など、合計１０個の枠でスイッ
チを構成している。

今「搬送部」を指などでタッチしたとすると、この操作
カキ−エンコーダ７、マイコンシステムｌを介してシー
ケンサＣＰＵＩ　１へ通知され、搬送部点検モード用の
画面選択信号が該シーケンサＣＰＵ１１からマイコンシ
ステム１へ送られてくる。マイコンシステム１では、こ
の画面選択信号を受信すると、キャラクタジェネレータ
２や画面メモリ３を用いて、第３図（Ｂ）に示した如き
画面を透明タッチキー６の表示画面として作成する。

その結果、第３図（Ｂ）において明らかなように、搬送
部点検モードに必要な各種の操作スイッチが新しく発生
し、それを操作することにより、組立加工機における個
々の要素を駆動出来るようになる。

例えば「ソレノイド（１）」、「ソレノイド（２）」と
表示された二つの枠（スイッチ）を押せば、図示せざる
ソレノイド（１）及びソレノイド（２）を同時に動作さ
せることが出来る。

また別の画面を選択したいときには、第３図（Ｂ）にお
いてｒＲＥＴＪキーを操作すれば、第３図（Ａ）の画面
に復帰するので、そこで所望のスイッチを操作するよう
にすれば良い。

本発明によるプログラマブル操作パネルは、以上のよう
に構成されているので、例えば第３図（Ａ）に見られる
ように、「自動運転」、「手動運転」のほか、８種の点
検モードを含め、合計１０種の画面を利用でき、もし各
画面に平均１２個のキーがあるものとすると、合計１２
０個のキーが利用でき、これは、１２０個のキーを一面
に備えた操作パネルと、機能的には等価であると言える
。

しかし、−面に１２０個のキーが配置されていたとすれ
ば、その中の一つを誤りなく選択するのは容易ではない
。本発明による場合、用途なら用途別に、対象となる操
作スイッチだけが画面に表示されるので、誤りの無い選
択が容易に出来、操作性は格段に向上する。また選択を
容易ならしめるための設計も楽になる。

第４図は、第１図における操作表示マイコンシステムＣ
ＰＵＩの表示パネル６ｂ（透明タッチキー６）における
画面制御の一例を示すフローチャートである。

第１図乃至第３図を併せ参照しながら第４図について説
明する。

操作表示ＣＰＵシステムが動作を開始すると、図示して
いないが、マイコンシステムが作動するための一般的な
イニシャル処理がプログラマムを通過した後に、第４図
に示した如き、画面制御プログラマムに入る。

ステップ３１でシーケンサＣＰＵシステム１１からのデ
ータがインタフェースバスを介してＣＰＵシステム１に
読み込まれる。この読み込みデータにより、シーケンサ
ＣＰＵシステム１１につながる図示さぜる組立加工機に
故障が発生していることが判明したとすれば（ステップ
Ｓ２）、第３図（Ａ）の中の故障点検モード表示をステ
ップＳ４で行う。故障発生がなければステップＳ３へ進
み、ここでメニュー要求の有無の判断を行う。

この判断としては、最初に画面作成するときには、当然
メニュー要求があり、また各画面での画面上のＲ２７部
のスイッチを操作して元の画面（第３図（Ａ））に戻っ
たときに、メニューが要求されることになるから、メニ
ュー要求有りの判断となる。そこでステップＳ５へ進み
、そのときのメニュー表示出力は第３図（Ａ）に示した
ような表示画面になる。

かかる表示画面において、透明スイッチ６ａおよび第２
図にその配置を示された各種操作スイッチ８が操作され
ると（ステップＳ６）、ＲＥＴキーを操作した場合は別
として、画面制御が行われるだけでなく、シーケンサＣ
ＰＵＩ　１ヘデータを出力することができる（ステップ
Ｓ８、Ｓ９．５１０）。

シーケンサＣＰＵＩＩは、上述のスイッチ操作により入
力されたデータを読み込み、対象物（組立加工機）を制
御し、その結果を操作表示マイコンシステムＣＰＵＩを
介して操作デイスプレィ側（表示パネル６ｂ）に出力す
る。つまり、このとき、マイコンシステムｌは、このシ
ーケンサＣＰＵ１ｌからの出力データを読み込んだわけ
であり、その読込みステップがステップＳ１である。

以下、同じフローに従い繰り返して制御される。

第５Ａ図乃至第５Ｃ図は第１図で示したＣＰＵ１とＣＰ
ＵＩＩの結合方法を示すブロック図である。すなわち、
第５Ａ図はＣＰＵ相互間が単なるインタフェースバスで
は通信時間がかかるので、その改善のためにｃｐｕｉ、
ｃｐｔｒｔ　ｔの双方からり一ド／ライトできるデュア
ルポートメモリ１５を介してデータを交換するものであ
る。このメモリ１５は一般的に市販されており、双方の
ＣＰＵから同時にアクセスされても必ず一方にのみ交信
潅が与えられるように構成されている。このように構成
することによって、各ＣＰＵは瞬時にデータを書き込み
、あるいは必要なデータの読み出しが可能となる。この
結果、通常のインタフェースバスによる通信手段を用い
た場合に比べて通信時間を大幅に減少することができ、
シーケンス制御機能と操作パネルの性能を大幅に改善す
ることができる。

第５Ｂ図は、第５Ａ図でメモリ１５の読み出し／書き込
みのために時間を取られ、その結果としてシーケンサ機
能が低下するのを防止するため、メモリ制御用補助ＣＰ
Ｕ１６を設けた場合の例を示している。この構成であれ
ば、シーケンサ機能を低下させることなく操作パネルを
動作させることが可能である。

シーケンサＣＰＵシステム１１は基本的に分離されたメ
モリＲＡＭｌ５Ａ、１５Ｂを所有している。メモリ１５
Ａには操作スイッチ、表示などに関係したデータを持た
せ、メモリ１５Ｂにはその他のデータを持たせている。

この結果、メモリ制御用補助ＣＰＵ１６はＣＰＵＩＩが
メモリ１５Ｂをアクセスしている間にメモリ１５Ａをア
クセスしてリード／ライトすることにより、シーケンサ
機能を低下させることもないか、あるいはその低下を最
低限に抑えることが可能である。

第５Ｃ図はシーケンサ機能を低下させることなく、かつ
構成を単純化したシステム構成であり、第５Ｂ図のメモ
リ制御用補助ＣＰＵ１６を省略した場合の例を示してい
る。シーケンサＣＰＵシステム１１はデュアルポートメ
モリ１５とメモリ１５Ｂの２つのメモリを有し、メモリ
１５には操作スイッチ、表示など操作表示機能ＣＰ−Ｕ
システム１に直接関係するデータを持たせ、メモリ１５
Ｂにはそれ以外のデータを持たせている。この結果、シ
ーケンサＣＰＵシステム１１は操作スイッチ。

表示に関係する時のみメモリ１５をアクセスし、それ以
外の時には専用のメモリ１５Ｂをアクセスするので、操
作表示ＣＰＵシステム１のアクセスによってメモリのア
クセスを持たされることが少なくなり、シーケンサ機能
を低下させないか、あるいは低下を最低限に抑えること
が可能となる。

第６図にＣＰＵＩとＣＰＵＩＩ間で交換されるデータの
内容を示す。シーケンサＣＰＵ側からはデュアルポート
メモリであるメモリＲＡＭ１５へどんな画面を表示すべ
きか、そのＮｏデータを、また操作パネルの持っている
表示ＬＥＤの点灯データ、表示画面ＮＯに応じた画面に
合せたスイッチ類の動作表示や点滅データなどの諸デー
タ、あるは画面の中に組込まれて示すデータ、例えば生
産数のデータなどが送られる。また、データの書込み、
取り消しなど、データの交換に伴う制御用データも書き
込まれる。これらのデータは操作表示ＣＰＵシステム側
で読み取られる。また、操作表示ＣＰＬＪ側からは、現
在表示している表示画面Ｎｏデータ、操作スイッチの操
作データ、あるいは表示部の外側に設けられた自動運転
、停止、定点停止、・・・・・・など固定スイッチの操
作データ、さらには画面を用いてセットされたセットデ
ータのほかに、ＣＰ（Ｊｌ　１の場合と同じような制御
用データなどが書き込まれる。このデータはシーケンサ
ＣＰＵシステム１１で読み取られ、機械制御や画面デー
タの変更などが行われることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作パネルとしての画面上に、当面必
要とするだけの操作スイッチ、銘板文字データを表示す
ることができるので、操作性が格段に良くなるという利
点がある。また画面を切り喚えて他の操作スイッチ、銘
板文字データを呼び出すことができ、つまり画面の多重
利用が可能であるので、使用可能な操作スイッチ、銘板
文字データの数に比して、操作パネルの大きさを非常に
小型化でき、コストも低順にすることができる。また、
このための通信制御時間を大幅に短縮することができ、
機械制御を行うシーケンサ機能の性能の低下がないので
、高性能な操作装置を実現できる。

更に、操作パネルにおける操作内容はシーケンサを通し
て対象とする機械に直接伝えられるので、機械装置など
の制御用操作パネルとしての基本機能に欠けることもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
プログラマブル操作パネルの表示面を示す正面図、第３
図（Ａ）及び第３図（Ｂ）はそれぞれ第２図における透
明タッチキー６の表示画面例を示す説明図、第４図は操
作表示ＣＰＵシステムによる画面制御の一例を示すフロ
ーチャート、第５Ａ図ないし第５Ｃ図は操作表示ＣＰＵ
とシーケンサＣＰＵとの結合例を示すブロック図、第６
図は操作表示ＣＰＵとシーケンサＣＰＵとの間で交換さ
れるデータの内容を説明するための説明図、第７図は従
来の操作パネルの一例を示す斜視図、である。 符号説明 １・・・操作表示マイコンシステム（操作表示ＣＰＵ）
、２・・・キャラクタジェネレータ、３・・・画面メモ
リ、４．１５Ｂ・・・データメモリ、５・・・内部バス
、６・・・透明タッチキー、６ａ・・・透明スイッチ、
６ｂ・・・表示パネル、７・・・キーエンコーダ、８・
・・１作スイッチ、９．９Ａ〜９Ｅ・・・インタフェー
スバス、１０・・・ローダ、１１・・・シーケンサ機能
マイコンシステム（シーケンサＣＰＵ）、１２・・・表
示ランプ、Ｉ３・・・警報リレー　エ４・・・ブザー　
１５．１５Ａ・・・デュアルポートメモリ、１６・・・
メモリ制御用補助ｃｐｕ。 冨　１２ 代理人　弁理士　並　木　昭　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）外部信号を読み取る読取手段と、外部装置に対して
   制御出力を発する出力手段とを少なくとも有し、外部信
   号の動作状況と内蔵のプログラムとによってシーケンス
   制御動作を行う第１のプロセッサと、 スイッチ項目画面データを記憶する記憶手段と、この記
   憶手段から読み出され内部バスを介して入力される画面
   データにしたがってスイッチ項目を画面表示する表示パ
   ネルと、 このパネル表示画面上のスイッチ項目に対応して操作さ
   れその都度当該項目の情報を発生して出力するスイッチ
   と、 前記表示パネルおよびスイッチを制御する第２のプロセ
   ッサと、 を備え、前記第１プロセッサは第２プロセッサの動作状
   況に応じてシーケンサ機能に必要なデータを読み取る一
   方、前記第２プロセッサは前記スイッチから情報を入力
   されると、これによって前記表示パネル面に表示すべき
   スイッチ項目画面の切り換えと、それに伴うスイッチ出
   力情報の内容変更を実行するとともに、スイッチ出力情
   報の前記第１プロセッサへの伝達およびこの第１プロセ
   ッサからの出力情報の前記パネル面への表示を制御する
   ことを特徴とするプログラマブル操作パネル。 ２）請求項１）に記載のプログラマブル操作パネルにお
   いて、前記第１プロセッサと第２プロセッサとの間を双
   方で読み、書きが可能なメモリ（デュアルポートメモリ
   ）を介して結合してなることを特徴とするプログラマブ
   ル操作パネル。 ３）請求項２）に記載のプログラマブル操作パネルにお
   いて、前記第１プロセッサ用メモリを、第２プロセッサ
   と結合するためのデュアルポートメモリと、第１プロセ
   ッサのみに必要なメモリとに分割してなることを特徴と
   するプログラマブル操作パネル。 ４）請求項３）に記載のプログラマブル操作パネルにお
   いて、前記デュアルポートメモリと第２プロセッサとの
   間にメモリ制御用プロセッサを介在させてなることを特
   徴とするプログラマブル操作パネル。