JPH02240703A - Programmable controller - Google Patents
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- JPH02240703A JPH02240703A JP6074689A JP6074689A JPH02240703A JP H02240703 A JPH02240703 A JP H02240703A JP 6074689 A JP6074689 A JP 6074689A JP 6074689 A JP6074689 A JP 6074689A JP H02240703 A JPH02240703 A JP H02240703A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は鉄鋼、製紙プラント、公共システム、自動車製
造など、産業用システムの制御に使用されるプログラマ
ブルコントローラに係り、特にその制御機能の中核とな
るシーケンス命令にファジィ制、御命令を設けたプログ
ラマブルコントローラに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a programmable controller used for controlling industrial systems such as steel, paper manufacturing plants, public systems, and automobile manufacturing, and particularly relates to This invention relates to a programmable controller in which fuzzy control and control instructions are added to the sequence instructions that are the core of the control function.
(従来の技術)
近年PID制御や現代制御理論の適用が困難な分野の制
御にファジィ制御が使用されてきている。(Prior Art) In recent years, fuzzy control has been used for control in fields where it is difficult to apply PID control or modern control theory.
最初の適用はセメント、キルンの制御であったが、応用
分野はプロセス制御や運転制御ばかりでなく、パターン
認識や人工知能などにも広がってきている。The first application was to control cement and kilns, but the field of application has expanded not only to process control and operation control, but also to pattern recognition and artificial intelligence.
ファジィ制御ではエキスパートシステムのように、人間
のオペレータの知識をIf’−then形式の制御規則
として使用する。ただし、1 [’−then規則の条
件部、結論部にファジィ集合を記述可能な点が特徴であ
る。Fuzzy control, like an expert system, uses the knowledge of a human operator as If'-then type control rules. However, the feature is that a fuzzy set can be written in the condition part and the conclusion part of the 1['-then rule.
しかしながら、上記の制御を行うハードウェアとしては
ファジィコンピュータやファジィLSIを使用した専用
のコンピータや制御対象用に特別に製作された専用コン
トローラしかなく、プログラマブルコントローラに適用
した例はなかった。However, the only hardware that performs the above control is a dedicated computer using a fuzzy computer or fuzzy LSI, or a dedicated controller specially manufactured for the controlled object, and there has been no example of application to a programmable controller.
(発明が解決しようとする課題)
上記に述べたように、従来はファジィ制御が可能なプロ
グラマブルコントローラが存在しなかった。そればかり
でなくファジィ制御に不可欠なファジィ集合をプログラ
マブルコントローラ上でどのように表現するかについて
も定まった方法がなかった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally there has been no programmable controller capable of fuzzy control. Furthermore, there was no established method for expressing fuzzy sets, which are essential for fuzzy control, on a programmable controller.
本発明は通常のプログラマブルコントローラに使用され
ているラダーダイアグラム式(第9図)のプログラムに
親和性の良い方法でファジィ制御を記述可能であり、か
つ制御の人力数やルール数を任意に設定可能なファジィ
制御用命令を持つプログラマブルコントローラを提供す
ることを目的としている。The present invention allows fuzzy control to be described in a way that is compatible with the ladder diagram type (Figure 9) program used in ordinary programmable controllers, and allows the number of human forces and rules for control to be set arbitrarily. The purpose of this invention is to provide a programmable controller with fuzzy control instructions.
(課題を解決する為の手段および作用)本発明はラダー
ダイアグラムによりプログラムされるプログラマブルコ
ントローラにおいて、ラダーダイアグラム式のプログラ
ムと混在して記述するのに適した形のファジィ推論を実
行するファジィ制御命令を用意し、前記ファジィ制御命
令の出力が、他の人力、制御規則を持つファジィ制御命
令と組合わせて使用可能になるように構成することによ
り、任意の入力数、ルール数のファジィ制御を可能にし
たプログラマブルコントローラである。(Means and Effects for Solving the Problems) The present invention provides a programmable controller programmed using a ladder diagram, in which a fuzzy control instruction for executing fuzzy inference in a form suitable for being written in combination with a ladder diagram type program is provided. Fuzzy control with any number of inputs and rules is possible by preparing the fuzzy control command and configuring it so that the output of the fuzzy control command can be used in combination with other human power and fuzzy control commands with control rules. It is a programmable controller.
(実施例) 本発明の一実施例のハードウェア構成を第1図に示す。(Example) FIG. 1 shows the hardware configuration of an embodiment of the present invention.
第1図において1はCPU、2はシステムプログラム用
メモリ、3はユーザプログラム用メモリ、4はIlo、
5はシステムバスである。第2図に本発明のファジィ命
令の一実施例を示す。In FIG. 1, 1 is a CPU, 2 is a system program memory, 3 is a user program memory, 4 is Ilo,
5 is a system bus. FIG. 2 shows an embodiment of the fuzzy instruction of the present invention.
第2図において20は命令本体、21は条件入力、22
は中間出力レジスタクリヤ入力、23は実行出力、24
は入力レジスタ表示、25は命令名称、2Bはルール格
納レジスタ表示、27は出力レジスタ表示である。本命
令の使用例を第3図に示す。In FIG. 2, 20 is the instruction body, 21 is the condition input, and 22
is intermediate output register clear input, 23 is execution output, 24
25 is an input register display, 25 is an instruction name, 2B is a rule storage register display, and 27 is an output register display. An example of how this command is used is shown in FIG.
ここで先ず、ファジィ推論の方法について説明する。今
、ルール1として、H(Xl−A)and(X2−B)
then (y−C:)というルールについて考える
。ここでXl、X2は各々独立した入力であり、yは出
力、A、Bは条件部のファジィ集合を表し、Cは結論部
のファジィ集合を表す。ルール1の意味はX がAであ
り、かつX2がBな■
らば出力yをCにせよ、というものである。この様子を
図示したものが第4図である。第4図においてA、
B、 Cの示すカーブ(ここでは三角形)はファジィ集
合のメンバシップ関数を示している。First, the fuzzy inference method will be explained. Now, as rule 1, H(Xl-A) and (X2-B)
Consider the rule then (y-C:). Here, Xl and X2 are independent inputs, y is an output, A and B represent a fuzzy set of the conditional part, and C represents a fuzzy set of the conclusion part. The meaning of rule 1 is that if X is A and X2 is B, set the output y to C. FIG. 4 illustrates this situation. In Figure 4, A,
The curves shown by B and C (triangles here) show the membership functions of the fuzzy set.
例えば入力値X に対応する値αx1はxlがファジィ
集合Aに属する程度、すなわちメンバシップ値を示して
いる。メンバシップ値はOから1までの値を持つ。入力
X2についても同様にBらしさを示すβ8□が求められ
る。出力を求めるにはαx1とβX2のうちの最小の値
(MINei算)で出力のファジィ集合を切り取り(こ
の場合では第4図の出力を示す図の斜線部)、この部分
の重心の位置に対応するyの値が出力となる。制御ルー
ルが複数ある場合には各々の結論部の切り取られたファ
ジィ集合の論理和を取り、その重心に対応する値が出力
となる。この様子を第5図に示す。For example, the value αx1 corresponding to the input value X 1 indicates the extent to which xl belongs to the fuzzy set A, that is, the membership value. The membership value has a value from O to 1. Similarly, for the input X2, β8□ indicating the B-likeness is obtained. To obtain the output, cut out the output fuzzy set at the minimum value (MINei calculation) of αx1 and βX2 (in this case, the shaded area in the diagram showing the output in Figure 4), and correspond to the position of the center of gravity of this part. The value of y becomes the output. If there are multiple control rules, the fuzzy sets of the conclusion parts of each are logically summed, and the value corresponding to the center of gravity is output. This situation is shown in FIG.
本発明のプログラマブルコントローラでは条件部及び結
論部のメンバシップ関数をレジスタに数値で格納させる
。つまり、入力の分解能を、例えば4bitとすれば、
入力を16段階に分割し、各段階の入力値に対応するメ
ンバシップ値を16のレジスタに書込んでおくものとす
る。この様子を第6図に示す。他のファジィ集合も同様
に表現するものとすると第2図の命令には第7図に示す
レジスタが必要になる。つまり入力用のレジスタが2ワ
ード、条件部のファジィ集合の記述に16ワード+16
ワードで32ワード、結論部の記述も出力の分解能を4
bitとすれば16ワード、それに出力用のレジスタ1
ワードである。本命令の実際の演算の内容を第8図のフ
ローチャートに示す。In the programmable controller of the present invention, the membership functions of the conditional part and the conclusion part are stored in registers as numerical values. In other words, if the input resolution is, for example, 4 bits,
It is assumed that the input is divided into 16 stages and the membership values corresponding to the input values of each stage are written in 16 registers. This situation is shown in FIG. If other fuzzy sets are expressed in the same way, the instruction shown in FIG. 2 will require the registers shown in FIG. In other words, the input register is 2 words, and the description of the fuzzy set in the condition part is 16 words + 16 words.
32 words, and the conclusion section also has an output resolution of 4
16 words in bits, plus register 1 for output
word. The actual calculation contents of this instruction are shown in the flowchart of FIG.
本発明では上述の条件部、結論部のファジィ集合記述レ
ジスタの他に、中間出力用のレジスタを持っていること
が特徴である。このレジスタは固定アドレスにあっても
構わないので、命令上にアドレス表示をする必要はない
。この中間出力レジスタは第4図での結論部のファジィ
集合の中で、斜線を施した部分の値を保存しておくレジ
スタである。第4図での結論部でのファジィ集合のグラ
フの形を保存しておき、複数の制御ルールによる出力を
求めたい場合に、他の制御ルールを持つファジィ命令を
実行する際に、この中間出力レジスタの内容の論理和を
とりながら繰返し使用していくことにより、第5図に示
したような複数の制御ルールによる結果が得られる。The present invention is characterized in that it has a register for intermediate outputs in addition to the fuzzy set description registers in the condition part and conclusion part described above. This register may be located at a fixed address, so there is no need to display the address on the instruction. This intermediate output register is a register that stores the values of the shaded part in the fuzzy set of the conclusion part in FIG. If you want to save the graph shape of the fuzzy set in the conclusion section in Figure 4 and obtain outputs based on multiple control rules, you can use this intermediate output when executing fuzzy instructions with other control rules. By repeatedly using the contents of the register while calculating the logical sum, results according to a plurality of control rules as shown in FIG. 5 can be obtained.
もし、独立した制御ルールによる出力が必要な場合には
、中間出力レジスタの内容をクリヤすることにより、新
規に出力が求められる。この為に、本発明のファジィ命
令には中間出力レジスタクリヤ入力が設けられている。If an output based on an independent control rule is required, a new output is required by clearing the contents of the intermediate output register. To this end, the fuzzy instruction of the present invention is provided with an intermediate output register clear input.
この入力をONすることにより中間出力レジスタがクリ
ヤされる。この様にして命令の実行毎に独立した制御ル
ールを使用するのか他の制御ルールと組合わせるのかど
うかの選択を可能にしている。By turning on this input, the intermediate output register is cleared. In this way, it is possible to select whether to use an independent control rule or to combine it with other control rules each time an instruction is executed.
上記の説明では説明を簡単にする為に、2人力、1ルー
ル、1出力のファジィ制御用命令を使用したが、入力数
、ルール数、出力数が任意のファジィ制御用命令に対し
ても、同様の方法により組合わせて使用可能なことは言
うまでもない。In the above explanation, in order to simplify the explanation, a fuzzy control instruction with two human inputs, one rule, and one output was used. However, fuzzy control instructions with arbitrary numbers of inputs, rules, and outputs can also be used. It goes without saying that they can be used in combination using the same method.
[発明の効果]
以上に説明したように本発明のファジィ命令を持つプロ
グラマブルコントローラによれば、入力数、ルール数の
少ない簡単なファジィ制御用命令を組合わせて使用する
ことにより、任意の入力数、ルール数のファジィ制御が
記述可能である。又、ラダーダイアグラムを使用するプ
ログラマブルコントローラにおいて容易に使用可能な形
態を持ち、ファジィ集合の記述が非常に容易になってい
ることから実使用に対して大変適用しやすい、という効
果がある。[Effects of the Invention] As explained above, according to the programmable controller having fuzzy instructions of the present invention, by using a combination of simple fuzzy control instructions with a small number of inputs and rules, any number of inputs can be controlled. , fuzzy control of the number of rules can be described. Furthermore, it has a form that can be easily used in a programmable controller that uses a ladder diagram, and the description of fuzzy sets is very easy, so it has the effect of being very easy to apply to actual use.
第1図は本発明によるプログラマブルコントローラのハ
ードウェア構成を示すブロック図、第2図は本発明のプ
ログラマブルコントローラに使用されるファジィ制御用
命令の一実施例を示す図、第3図は本発明によるファジ
ィ制御用命令のプログラム例を示す図、第4図はファジ
ィ推論を説明する為の図、第5図は複数の制御ルールに
よるファジィ制御の出力を求める方法を説明する為の図
、第6図はメンバシップ関数のレジスタへの格納方法を
説明する為の図、第7図は本発明によるファジィ制御用
命令に使用するレジスタの説明図、第8図は本発明によ
るファジィ制御用命令の演算内容を説明する為のフロー
チャート、第9図は通常のプログラマブルコントローラ
に使用されるラダーダイアグラム式のプログラム例を示
す図である。
1・・・CPU
2・・・システムプログラム用メモリ
3・・・ユーザプログラム用メモリ
4・・・Ilo 5・・・システムバス
20・・・命令本体 21・・・条件入力22・
・・中間出力レジスタクリヤ入力23・・・実行出力
24・・・入力レジスタ表示25・・・命令名称
26・・・ルール格納レジスタ表示
27・・・出力レジスタ表示
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
同 第子丸 健
第1図
2ハ
第2図
第3図
第
図
第
図
第
図
第
図FIG. 1 is a block diagram showing the hardware configuration of the programmable controller according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of fuzzy control instructions used in the programmable controller according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the programmable controller according to the present invention. A diagram showing a program example of fuzzy control instructions, FIG. 4 is a diagram to explain fuzzy inference, FIG. 5 is a diagram to explain a method for obtaining fuzzy control output using multiple control rules, and FIG. 6 7 is an explanatory diagram of the register used for the fuzzy control instruction according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram for explaining the method of storing membership functions in the register, and FIG. 8 is the operation contents of the fuzzy control instruction according to the present invention. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a ladder diagram type program used in a typical programmable controller. 1...CPU 2...Memory for system program 3...Memory for user program 4...Ilo 5...System bus 20...Instruction body 21...Condition input 22.
...Intermediate output register clear input 23...Execution output
24...Input register display 25...Instruction name 26...Rule storage register display 27...Output register display Agent Patent attorney Rule Chika Ken Yudo Daishimaru Ken Figure 1 2 C Figure 2 Figure 3 Figure Figure Figure Figure Figure 3
Claims (1)
プログラムを実行して制御を行うプログラマブルコント
ローラにおいて、ラダーダイアグラムと混在して記述可
能なファジィ制御用の命令を持ち、前記命令によって実
行されるファジィ制御の入力数及びルール数を任意に設
定可能なように構成したことを特徴とするプログラマブ
ルコントローラ。In a programmable controller that performs control by executing a sequence program programmed using a ladder diagram, it has instructions for fuzzy control that can be written in combination with the ladder diagram, and the number of fuzzy control inputs and rules executed by the instructions. A programmable controller characterized by being configured such that it can be set arbitrarily.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6074689A JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6074689A JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02240703A true JPH02240703A (en) | 1990-09-25 |
JP2735271B2 JP2735271B2 (en) | 1998-04-02 |
Family
ID=13151144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6074689A Expired - Lifetime JP2735271B2 (en) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | Programmable controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2735271B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113454546A (en) * | 2019-04-16 | 2021-09-28 | 西门子股份公司 | Program module calling method and device in PLC ladder diagram programming environment |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP6074689A patent/JP2735271B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113454546A (en) * | 2019-04-16 | 2021-09-28 | 西门子股份公司 | Program module calling method and device in PLC ladder diagram programming environment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2735271B2 (en) | 1998-04-02 |
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