JPH0619649B2 - シーケンス制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、工業用のロボット、自動機械等の動作制御を
行うシーケンス制御装置に関し、特に、複雑な制御シー
ケンスを有する大規模なシステムのシーケンス制御を高
速に処理する際に好適なシーケンス制御方式に関する。

〔発明の背景〕

最近、ファクトリ・オートメーション（ＦＡ）が注目さ
れているが、ＦＡの分野において、ティーチング・プレ
イバック式ロボットや自動加工機械を組合せて一連の協
調動作を繰返し行わせるためには、これらの間のインタ
ーロックをとる必要がある。

上記インターロックを取りながら行う従来の協調動作の
制御例を、第１図に示したロボットによる部品取付ステ
ーションにより説明する。

第１図において、１０は部品自動供給装置、１１は部品
ハンドリングロボット、１２は部品位置決め装置、１３
は回転テーブル、１４はネジ締めロボット、１５はパレ
ット、１６は未処理パレット、１７は無人搬送車、１８
は無人搬送車の軌道、１９はパレットのセッティングお
よび取り出し用のガイド・レールである。

動作の概略は次の通りである。部品ハンドリングロボッ
トは、部品自動供給装置１０から部品をハンドリングし
て部品位置決め装置１２に運び、さらに位置決めされた
部品を回転テーブル１３に運ぶ。ネジ締めロボット１４
は、回転テーブル１３に置かれた部品のネジ締め作業を
行う。ネジ締めが完了した部品は、無人搬送車１７によ
り組立作業台１３から搬出される。

第２図は、第１図の各設備群の動作シーケンスを示す図
である。第２図のブロック１００〜１１９は、上記各設
備の単位動作（教示データや制御プログラムの単位）を
示し、ブロックとブロックを結ぶ矢印は、各単位動作間
の同期、排他をとるためのインタロック関係を示してい
る。矢印の出発点のブロックに書かれた動作が完了した
時点で矢印の終点のブロックに書かれた単位動作が起動
されるこことを示している。１つのブロックが複数の矢
印の終点となっている場合は、それらの矢印の出発点の
ブロックに書かれたすべての動作が完了した時点で矢印
の終点のブロックに構かれた単位動作が起動される。

従来、第２図に示すような複数設備間の同期排他を含む
シーケンスを実現するためには、複数台のロボットある
いは加工機械の制御装置へ、それぞれの動作シーケンス
を教示あるいはプログラムする際に、インタロック信号
のＯＮ／ＯＦＦおよびインタロック信号待ちの命令を、
同期排他して動作させたり各単位動作の前後に、あらか
じめ挿入して教示データ、あるいはプログラムを作成し
ていた。すなわち、第２図に示す動作起動シーケンスを
そのままの形でプログラムしていた。

このような方法で、複数設備間の動作の同期排他制御を
行う場合、同期排他して動作させるべき設備の数が増
え、動作シーケンスが複雑になると、制御プログラムが
複雑になるばかりでなく各単位動作の起動可能判定を行
うのに要する処理時間が増大し、所望の制御応答性が得
られなくなる。

また、設備の数が増え、動作シーケンスが複雑になった
場合、多くの動作をインターロックを取りながら協調動
作させるための同期排他条件を容易にプログラムするた
めの方法として、個々の単位動作の起動順序関係を記憶
させたテーブルに基づき、複数動作の協調制御を行う動
作シーケンスの制御方法が“ワークステーション制御用
ステーションコントローラ（ＳＣＲ）の提案”（第２２
回ＳＩＣＥ学術講演会、５８．７．２７）等で提案され
ている。しかし、これらの制御方式は、常にすべての起
動順関係についての起動の可否を判定しているため、起
動すべき単位動作数が多くなると、やはり起動判定処理
時間が増加し応答性が悪くなるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を除去す
るため、単位動作の動作起動判定を迅速に行うことの可
能なシーケンス制御方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明は、単位動作を組み合
わせて同期排他を含む一連の動作シーケンスを実行する
動作シーケンスの制御装置において、各単位動作に対し
その動作状態が変化することにより次に起動すべき単位
動作を判定するための起動順序関係（同期排他ステッ
プ）の組み合わせを予め記憶しておく第１の記憶手段
と、動作状態が変化した単位動作をもとに次に起動判定
すべき起動順序関係のみを選択して記憶しておく第２の
記憶手段を有し、起動判定すべき動作を調べる際に上記
第２の記憶手段に記憶した起動順序関係についてのみ起
動判定することにより、起動判定すべき起動順序関係の
数を減少させ、シーケンス制御の高速化を図ったことに
特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本
実施例は、第１図に示した設備群における第２図に示し
た動作シーケンスの制御を例としている。

第３図は本発明の一実施例を示す構成図である。第３図
において、３０は統括制御装置、３１は統括制御用メモ
リ、３２、３３はロボット制御装置、３４、３５はロボ
ット動作教示用メモリ、２６はリレー制御盤、１１、１
４はプレイバック式のロボットで１１はハンドリングロ
ボット、１４はネジ締めロボット、１２は部品位置決め
装置、１３は回転テーブルである。統括制御用メモリ３
１中の２７、２８、２９は統括制御情報を記憶している
テーブルであり、４１、４２、４３は高速処理用のテー
ブルである。

まず、第２図に示した動作シーケンスを統括制御用メモ
リ３１中のテーブル２７、２８、２９に記憶させる方式
について説明する。

テーブル２７は、同期排他ステップ定義テーブルであ
る。同期排他ステップ定義テーブル２７は、現在動作中
であり同期排他のためのインターロックをかけている単
位動作（完了待動作）、および現在停止中であり同期排
他のためのインターロック信号待ちをしている単位動作
（起動待動作）の組み合わせを登録するテーブルであ
る。その具体的なテーブル構成を第４図に示す。第４図
において、各同期排他ステップに登録してある完了待動
作No.の単位動作がすべて起動済かつ完了し、起動待動
作No.の単位動作がすべて起動待である場合、起動待動
作No.の単位動作が起動される。

完了待動作No.および起動待動作No.で示される各設備の
単位動作の実行に関する情報は、動作管理テーブル２８
に第５図に示す形で記憶しておく。第５図に示す動作管
理テーブル２８において、起動管理状態ａとしては、
０：起動待と、１：起動済の状態があり、これにより同
期排他ステップ定義テーブル２７に記憶させた動作シー
ケンスがどこまで進んでいるかが示される。動作状態ｂ
には動作完と動作中の２つの状態が記録されており、こ
れが“１”の時は起動された動作No.に対応する単位動
作が完了していることを、“２”の時は実行中であるこ
とを示している。メッセージNo.は、各設備へ送信する
制御情報を示すポインタである。

制御メッセージ・テーブル２９には、統括制御装置が同
期排他ステップ定義テーブル２７および動作管理テーブ
ル２８に従って起動する動作No.に対応して各設備へ送
信する制御情報を、第６図に示す形で登録しておく。第
６図中の制御情報において、ｉ_ｎ（ｎ＝１、２…）、ｊ
_ｎ（ｎ＝１、２…）は、それぞれ起動プログラムNo.、
動作パラメータNo.である。

起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１は、統括制御
装置３０で起動判定すべき同期排他ステップNo.を記憶
しておくテーブルであり、その内容を第７図に示す。

第８図は、動作No.−ステップNo.関連テーブル４２の内
容を示す図である。各動作No.対応に、その動作No.が起
動待動作No.として同期排他ステップ定義テーブル２７
に登録されている同期排他ステップNo.（以下、関連ス
テップＡと呼ぶ）と、その動作No.が完了待動作No.とし
て登録されている同期排他ステップNo.（以下、関連ス
テップＢと呼ぶ）とを記憶しておく。

第９図は、起動可能ステップNo.記憶テーブル４３の内
容を示す図であり、起動判定待ステップNo.テーブル４
１に記憶されている同期排他ステップNo.の起動判定を
統括制御装置３０で行い、起動可能となった同期排他ス
テップNo.を記憶するテーブルである。

統括制御装置３０は、上記各テーブル２７、２８、２
９、４１、４２、４３を用いて高速に複数設備群の動作
の同期排他を行う。統括制御装置３０の構成を第１０図
に示し、以下その動作を説明する。

第１０図において、３００は動作起動判定部、３０１は
起動動作No.読出部、３０２は起動判定待ステップNo.書
込部、３０３は動作管理情報更新部、３０４は完了信号
ラッチ部、３０５は制御メッセージ読出部、３０６は制
御メッセージ送信部である。

起動判定待ステップNo.書込部３０２は、起動動作No.読
出部３０１と動作管理情報更新部３０３から状態の変化
した単位動作No.を受け取り（矢印２０４、矢印２１
４）、第１１図に示すフローチャートに従い、起動判定
すべき同期排他ステップNo.を動作No.−ステップNo.関
連テーブル４２から読み出し（矢印２１０）、起動判定
待ステップNo.記憶テーブル４１に記憶する（矢印２０
９）。

なお、第１１図に示したフローチャートは、単位動作の
状態が変化した場合、その変化により起動する可能性の
ある同期排他ステップNo.を選択し、その同期排他ステ
ップNo.についてのみ動作起動判定するために、専用の
起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１に上記同期排
他ステップNo.を格納することを示している。すなわ
ち、単位動作の状態の変化により起動する可能性のある
同期排他ステップNo.とは、動作状態ａが動作中から動
作完了に変化した単位動作を完了待動作に含む同期排他
ステップNo.、および、一回前の起動可能判定の結果、
起動管理状態ｂが起動済から起動待に変化した単位動作
を起動待動作に含む同期排他ステップNo.のことであ
る。

動作起動判定部３００は、第１２図に示すフローチャー
トに従い、起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１に
記憶されている起動判定すべき同期排他ステップNo.を
読出し（矢印２１１）、その同期排他ステップNo.のす
べての完了待動作No.は起動済かつ動作完了であり、す
べての起動待動作No.は起動待であるか否かを判定す
る。そして、条件の成立した同期排他ステップを起動可
能ステップNo.記憶テーブル４３に記憶する（矢印２０
８）。起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１に記憶
されているすべての同期排他ステップを判定した後は、
起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１をクリアす
る。

起動動作No.読出部３０１は、第１３図に示すフローチ
ャートに従い、起動可能ステップNo.記憶テーブル４３
に記憶されている同期排他ステップNo.を読み出し（矢
印２０１）、その同期排他ステップNo.のすべてての完
了待動作No.を起動待とし、さらにすべての起動待動作N
o.を起動済かつ動作中とする（矢印２０５）。また、そ
の同期排他ステップNo.の完了待動作No.を起動判定待ス
テップNo.書込部３０２へ送り（矢印２０４）、起動待
動作No.を制御メッセージ読出部３０５へ送る（矢印２
０３）。

制御メッセージ読出部３０５は、起動動作No.読出部３
０１より送られた動作No.（矢印２０３）をもとに、動
作管理テーブル２８より送信すべきメッセージNo.を読
出し（矢印２２１）、このメッセージNo.に対応する制
御情報と送り先アドレスを制御メッセージ・テーブル２
９から読出し（矢印２１２）、制御メッセージ送信部３
０６に送る（矢印２１７）。そして、動作管理情報更新
部３０４にメッセージの送り先と起動動作No.を知らせ
る（矢印２１５）。

制御メッセージ送信部３０６は、制御メッセージ読出部
３０５から受け取った送り先アドレスを解読し、制御情
報を該当する設備の制御装置へ送信する（矢印２１
９）。

各設備は、統括制御装置３０から送られてきた制御情報
に従い、あらかじめ教示あるいはプログラムされた単位
動作を実行し、単位動作の実行が終了した時点で完了信
号を完了信号ラッチ部３０４へ送る（矢印２１８）。完
了信号ラッチ部３０４は、各設備から受け取った完了信
号を動作管理情報更新部３０３に送る（矢印２１６）。

動作管理情報更新部３０３はは、ラッチされた完了信号
の内容を参照し、制御メッセージ読出部３０５から受け
取った情報（矢印２１５）をもとに、該動作No.の動作
状態６２を動作中から動作完の状態へ更新する（矢印２
１３）。そして、該動作No.を起動判定待ステップNo.書
込部３０２に送る（矢印２１４）。

統括制御装置３０は、以上の動作を繰返すことにより、
同期排他ステップ定義テーブル２７に登録された動作シ
ーケンスを高速に処理することができる。

この方式によれば、従来例のように、すべての起動順序
関係について起動の可否を判定する必要がなく、起動判
定待ステップNo.記憶テーブルに記憶されている機動可
能性のある同期排他ステップNo.についてのみ起動判定
を行えば良いため、動作シーケンスの処理が高速化され
る。

上記の実施例では、動作状態ａが動作中から動作完に変
化した動作No.と動作管理状態ｂが起動済から起動待に
変化した動作No.について、その動作状態が変化するこ
とにより起動される可能性のある同期排他ステップNo.
を起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１に記憶して
いる。この変形例として、動作状態ａが動作中から動作
完に変化した動作No.に対してのみ起動される可能性の
ある同期排他ステップNo.を、起動判定待ステップNo.記
憶テーブル４１に記憶する方法で高速化を実現すること
もできる。この場合は、動作起動判定部３００で起動判
定待ステップNo.記憶テーブル４１をクリアするかわり
に、起動可能となった同期排他ステップNo.だけを起動
判定待ステップNo.記憶テーブル４１から消去し、起動
条件が満たされなかった同期排他ステップNo.はそのま
ま記憶しておく処理（ただし、すべての完了待動作No.
が起動済かつ動作完了の条件を満たさない同期排他ステ
ップNo.はテーブル４１から消去する）を追加する。こ
の実施例では、動作判定待ステップNo.記憶テーブル４
１の空エリアの管理処理等が必要となり、処理が複雑に
なるが、動作中から動作完に状態が変化した動作No.に
対し起動される可能性のある同期排他ステップのみ調べ
れば良く、調べるべきステップ数を少なくすることがで
きる。また、動作No.−ステップNo.記憶テーブル４２の
関連ステップＢが不要となり、メモリ容量を低減するこ
とができる。

本実施例によれば、同期排他ステップ定義テーブル２７
に定義された単位動作の起動順序関係（同期排他ステッ
プNo.）のうち、単位動作の動作状態が変化した場合、
そのことにより起動する可能性のある同期排他ステップ
No.を起動判定待ステップNo.記憶テーブル４１に記憶
し、その同期排他ステップNo.についてのみ起動判定す
ることにより、動作シーケンス制御における処理時間を
短縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、次のステップに
遷移する可能性のある同期排他ステップNo.についての
み動作起動判定をすることにより、単位動作の動作起動
判定を迅速化し、動作シーケンスの制御に要する処理時
間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は部品取付ステーションの構成図、第２図は部品
取付ステーションにおける設備の同期排他シーケンス、
第３図は本発明の一実施例の全体構成図、第４図は同期
排他ステップ定義テーブル構成図、第５図は動作管理テ
ーブル構成図、第６図は制御メッセージ・テーブル構成
図、第７図は起動判定待ステップNo.記憶テーブル、第
８図は動作No.−ステップNo.関連テーブル構成図、第９
図は起動可能ステップNo.記憶テーブル構成図、第１０
図は統括制御装置の構成図、第１１図は起動判定待ステ
ップNo.書込部の処理を示すフローチャート、第１２図
は起動動作判定部の処理を示すフローチャート、第１３
図は起動動作No.読出部の処理を示すフローチャートで
ある。 ３０：統括制御装置、３１：統括制御用メモリ、２７：
同期排他ステップ定義テーブル、２８：動作管理テーブ
ル、２９：制御メッセージ登録テーブル、４１：起動判
定待ステップNo.記憶テーブル、４２：動作No.−ステッ
プNo.関連テーブル、４３：起動可能ステップNo.記憶テ
ーブル、３００：動作起動判定部、３０１：起動動作N
o.読出部、３０２：起動判定待ステップNo.書込部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 邦顕 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 佐藤 哲夫 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭58−66114（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単位動作を組み合わせて同期排他を含む一
   連の動作シーケンスの実行を制御するシーケンス制御装
   置のシーケンス制御方式において、他の単位動作との間
   で同期・排他をとる必要のある単位動作と該単位動作を
   起動するために特定の動作状態にあることが要求される
   単位動作とを対応付ける複数の起動順序関係を第１の記
   憶手段に記憶しておき、ある単位動作の動作状態が変化
   したことに応じて、前記第１の記憶手段から前記動作状
   態の変化により起動可能となる可能性のある単位動作に
   関する起動順序関係を選択し、該選択した起動順序関係
   を第２の記憶手段に記憶し、次に起動すべき単位動作を
   前記第２の記憶手段に記憶された起動順序関係に基づい
   て決定することを特徴とするシーケンス制御方式。
2. 【請求項２】各単位動作の動作状態の変化の態様と、該
   動作状態の変化の態様に関連する前記起動順序関係とを
   対応付けた情報を第３の記憶手段に記憶しておき、前記
   選択ステップでは、前記第３の記憶手段に記憶された情
   報に基づいて前記起動可能となる可能性のある単位動作
   に関する起動順序関係を選択することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシーケンス制御方式。
3. 【請求項３】前記動作状態の変化は、起動中の動作の完
   了あるいは、起動済から起動待への変化であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のシーケンス制御方
   式。
4. 【請求項４】前記動作状態の変化は、起動中の単位動作
   がその動作を完了したものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシーケンス制御方式。
5. 【請求項５】前記次に起動すべき単位動作を決定した
   後、前記第２の記憶手段に記憶した起動順序関係を消去
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項または第４
   項記載のシーケンス制御方式。