JPH0651808A - プログラマブル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御対象の動作仕様を示す制御演算プログラ
ムを動作記述式で表現でき、簡単に設定・変更できるよ
うにする。 【構成】 制御対象の各単位動作を示す各プログラム要
素を記憶するプログラム要素メモリを設け、順次入力さ
れたステップ番号，プログラム要素指定情報，ステップ
を該当プログラム要素から次のステップに遷移させる遷
移条件等に基づいて、制御対象の動作を示すシーケンス
ブロック図に対応するシーケンスブロックダイアグラム
を作成し、記憶部に制御演算プログラムとして設定して
おく。そして、実際の稼働時においては、制御対象から
入力部を介して順次入力される各種データに対して前記
作成されたシーケンスブロックダイアグラムの各ステッ
プに割付けられたプログラム要素を遷移条件に応じて順
次実行していく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御対象から入力され
た各種データに対して所定の制御演算を実行し、演算結
果を制御対象へ操作量として出力するプログラマブル制
御装置に係わり、特に、制御演算プログラムを動作記述
式で簡単に設定・変更できるようにしたプログラマブル
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種プラントにおける各機器の動作を最
適状態に制御するためにプログラマブル制御装置に対し
て制御演算プログラムを設定する必要がある。そして、
プログラマブル制御装置の制御対象機器が変更になった
り、同一制御対象であっても仕様が変更になると、制御
演算プログラムも変更する必要がある。

【０００３】制御演算プログラムを作成するにはプログ
ラム言語等の該当プログラムに対する高度な知識が必要
になるので、このプログラマブル制御装置の操作者が簡
単に制御対象の制御演算プログラムを設定できるよう
に、グラフィクプログラム作成手法が組込まれたプログ
ラミングツールがプログラマブル制御装置に組込まれて
いる場合か多い。このように操作者が簡単に制御対象の
動作仕様を満たす制御演算プログラムをプログラミング
ツールを用いて作成する手順を説明する。

【０００４】制御対象を、図７に示すように、下槽１の
水２をポンブ３および配管４を介して上槽５へ送水する
送水システムを想定する。電源６から遮断器７（要素名
称Ｘ），接点６（要素名称88），ヒューズ９（要素名称
Ｘ）を介してポンプ３の駆動モータ１０に電力が供給さ
れる。

【０００５】そして、自動運転状態においては、上槽５
の水位がＬ以下（データ値 33W2L）になるとポンプ３を
起動（ＯＮ）し、水位がＨ以上（データ値 33W2H）にな
るとポンプ３を停止（ＯＦＦ）する。さらに、下槽１の
水位がＬＬ以下（データ値 33W1LL ）になると、ホンプ
３を緊急停止する。また、自動運転状態においては、図
示しない手動スイッチ操作に応動して接点８が開閉され
る。

【０００６】一般に、このような動作仕様は例えば図８
（ａ）に示すようなハードワイヤードシーケンス回路で
示すことが可能である。したがって、プログラミングツ
ールを用いて図７に示す制御対象に対する制御演算プロ
グラムを作成する場合は、プログラミングツールのマン
マシン・インタフェース装置（Ｍ／Ｍ装置）を用いて図
８（ａ）に示すハードワイヤードシーケンス回路をキー
入力すれぱよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述したハード
ワイヤードシーケンス回路に不慣れな操作者にとって
は、図７に示す制御対象からハードワイヤードシーケン
ス回路を設計する作業に多大の時間と労力が必要とな
る。また、図７に示す制御対象の動作仕様は、図８
（ａ）に示すハードワイヤードシーケンス回路の他に、
図８（ｂ）（ｃ）に示すハードワイヤードシーケンス回
路で表すことも可能である。その結果、ハードワイヤー
ドシーケンス回路を設計する作業に多大の時間が消費さ
れるのみならず、必要以上に複雑なシーケンスプログラ
ムを構築してしまい、制御演算処理能率が低下するのみ
ならず、制御演算プログラムのデバックやメンテナンス
に支障をきたす懸念もある。

【０００８】また、制御対象を上述したような仕様通り
動作させるためには、まず、与えられた動作仕様を用い
てフローチャートに相当する例えば図９に示すようなシ
ーケンスブロック図を作成して、この作成されたシーケ
ンスブロック図に沿った形でシーケンスプログラムを作
成していく手法もある。

【０００９】しかし、図９に示すシーケンスブロック図
に対応したシーケンスプログラムは様々な表現で実現す
ることができる。従って、不慣れな操作者は、前述した
ハードワイヤードシーケンス回路にましてさらに複雑な
シーケンスプログラムを作成してしまう傾向にある。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、制御対象の各単位動作をプログラム要素
として記憶することにより、制御対象の全体の動作を示
すシーケンスブロック図を、ほぼそのままの表現形式
で、制御対象の動作を記述する制御演算プログラムに書
込むことが可能となり、制御対象の動作仕様に忠実なプ
ログラムとなり、たとえプロクラム作成に不慣れな操作
者であっても間違いなく簡単に制御演算プログラムを作
成でき、かつ仕様変更に応じて簡単に変更でき、プログ
ラムの維持管理の簡素化を図ることもできるプログラマ
ブル制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明は、入力部，記憶部，演算処理部，出力部、
およびプログラミングツールとを具備したプログラマブ
ル制御装置において、

【００１２】プログラミングツールに対して、制御対象
の各単位動作を示す各プログラム要素を記憶するプログ
ラム要素メモリと、順次入力されたステップ番号，プロ
グラム要素指定情報，ステップを該当プログラム要素か
ら次のステップに遷移させる遷移条件等に基づいて、制
御対象の動作を示すシーケンスブロック図に対応するシ
ーケンスブロックダイアグラムを作成するプログラム編
集処理部と、作成されたシーケンスブロックダイアグラ
ムを制御演算プログラムとして記憶部に設定するプログ
ラム設定手段とを備え、

【００１３】演算処理部に対して、入力部から入力され
た各種データに対して記憶部に記憶されたシーケンスブ
ロックダイアグラムの各ステップに割付けられたプログ
ラム要素を遷移条件に応じて順次実行していくプログラ
ム実行手段を備えている。

【００１４】

【作用】このように構成されたプログラマブル制御装置
においては、プログラミングツール内に、制御対象の各
単位動作を示す各プログラム要素を記憶するプログラム
要素メモリが設けられている。そして、このプログラミ
ングツールを用いて制御演算プログラムを作成する場
合、操作者は、先ず、従来の手法でもって、制御対象の
動作仕様を示すシーケンスブロック図を作成する。次
に、このシーケンスブロック図の各ステッブにおける各
動作要素を対応するプログラム要素に置換えればよい。

【００１５】具体的には、自己が作成したシーケンスブ
ロック図の流れに沿って、ステップ番号，該当ステップ
番号の動作要素に対応するプログラム要素を特定するプ
ログラム要素指定情報，ステップを該当プログラム要素
から次のステップに遷移させる遷移条件等を順番に入力
していけばよい。

【００１６】プログラム編集処理部は順次入力したステ
ップ番号，プログラム要素指定情報，遷移条件等に基づ
いて、制御対象の動作を示す前記シーケンスブロック図
に対応するシーケンスブロックダイアグラムを作成す
る。そして、作成されたシーケンスブロックダイアグラ
ムは制御演算プログラムとして記憶部に記憶される。

【００１７】制御演算プログラムの設定処理が終了する
と、演算処理部は、入力部から入力された各種データに
対して記憶部に記憶されたシーケンスブロックダイアグ
ラムの各ステップに割付けられたプログラム要素を遷移
条件に応じて順次実行していく。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１９】図１は実施例のプログラマブル制御装置の
概略構成を示すブロック図である。バスライン１１に対
して、各種情報処理を実行する例えばＣＰＵ等からなる
制御部１２，制御対象から各種データが入力される入力
部１３，同じく制御対象へ操作指令を送出する出力部１
４が接続されている。さらに、バスライン１１に操作者
が制御対象の動作を規定する制御演算プログラムを作成
するためのプログラミングツール１５，各種可変データ
を記憶する記憶部１６、制御演算部１７等が接続されて
いる。

【００２０】前記記憶部１６内には、入力部１３を介し
て入力され制御対象からの各種データを一時記憶するデ
ータバッファ１６ａおよびプログラミングツール１５で
作成され制御演算プログラムを記憶するプログラムメモ
リ１６ｂが形成されている。

【００２１】また、前記プログラミングツール１５は、
操作者が各種データを入力したり、入力したデータを確
認するためのキーボードとＣＲＴ表示器からなるマンマ
シン・インタフェース装置（以下Ｍ／Ｍ装置と略記す
る）１５ｓと例えばマイクロコンピュータで構成された
プログラム作成部１５ｂとで構成されている。さらに、
プログラム作成部１５ｂ内にはプログラム要素メモリ１
８ｂとソフト的手段で構成されたプログラム編集処理部
１８ａとが含まれる。

【００２２】プログラム要素メモリ１８ｂ内には、図２
に示すように、制御対象の各単位動作を示す各プログラ
ム要素毎に、該当プログラム要素を特定するプログラム
要素指定情報としての要素番号，要素名称，このプログ
ラム要素でもって実際に行う処理動作を特定する要素パ
ータン，遷移条件や信号名等の入力項目名等が記憶され
ている。

【００２３】具体的に示すと、要素番号１のプログラム
要素は、手動又は自動の切換スイッチ要素を示す。例え
ば信号名［43AM］が自動の場合、プログラムステップを
このプログラム要素からＡルートへ遷移させ、手動の場
合、ステップをＢルートへ遷移させる。また、要素番号
２のプログラム要素は、判断要素を示し、Ａより大きい
か小さいかを判断し、その判断結果に応じて、プログラ
ムステップをこのプロクセラム要素からＹルートまたは
Ｎルートへ遷移させる。すなわちＡが遷移条件となる。

【００２４】また、要素番号３のプログラム要素は、Ａ
ＮＤ要素を示し、条件Ａと条件ＢとのＡＮＤをとって条
件が成立した場合のみ、ステップをＣルートへ遷移させ
る。要素番号４のプログラム要素は、ＯＲ要素を示し、
条件Ａと条件Ｂのいずれかが成立しておれば、ステップ
をＣルートへ遷移させる。

【００２５】要素番号５のプログラム要素は、割込命令
要素を示し、Ａ信号が成立すれば、上位の条件に係わら
ずステップをＢの処理へ遷移させる。さらに、要素番号
６のプログラム要素は、タイマ要素を示し、条件Ａが成
立したらＸ時間動作を保持する。その後ステップをＢル
ートへ遷移させる。

【００２６】要素番号７のプログラム要素は、制御出力
要素または内部出力要素を示し、信号名［88］の出力を
［ＯＮ］状態に制御する。また、要素番号８のプログラ
ム要素は、マクロ命令要素を示し、例えばサプルーチン
処理を実行する。

【００２７】プログラム編集処理部１８ａは、Ｍ／Ｍ装
置１５ａを介して順次入力されるステップ番号，要素番
号，遷移条件等に基づいて、制御対象の動作を示すシー
ケンスブロック図に対応するシーケンスブロックダイア
グラムを作成する。

【００２８】このプログラム編集処理部１８ａの動作
を、図７に示した下槽１の水２をポンブ３および配管４
を介して上槽５へ送水する送水システムを制御対象した
場合について説明する。

【００２９】図７に示す制御対象の動作仕様において
は、前述したように、上槽５の水位がＬ以下でポンプ３
を起動し、Ｈ以上で停止する。また、下槽１の水位がＬ
Ｌ以下になるとＸ秒間後にホンプ３を緊急停止する。故
障が発生すると、即座にホンプ３を緊急停止する。

【００３０】また、図示しない切換スイッチ（要素名称
43AM）によって、自動制御又は手動制御に切換可能であ
る。そして、手動制御の場合、図示しない手動スイッチ
（要素名称89）でもって接点８（要素名称88）を開閉可
能である。

【００３１】上述した制御対象の動作仕様は一般に図３
（ａ）（ｂ）に示す各シーケンスブロック図で表現され
る。この各シーケンスブロック図は操作員が簡単に描く
ことができる。

【００３２】次に、作成した図３（ａ）（ｂ）に示すシ
ーケンスブロック図に基づいて図４（ａ）（ｂ）に示す
シーケンスブロックダイヤグラムを作成する。すなわ
ち、Ｍ／Ｍ装置１５ａのキーボードを用いて、シーケン
スブロック図の先頭のブロック１９が実行される順番を
示すステップ番号、該当ブロック１９に対応する機能を
有するブログラム要素の要素番号、該当プログラム要素
に設定すべき遷移条件等を入力する。

【００３３】すると、シーケンスブロック図の先頭のブ
ロック１９に対するブログラム要素が例えばバッファに
設定される。次に２番目に実行すべきブロック１９に対
するプロクラム要素を同様の手法にて決定する。

【００３４】このような手法にて、全部のブロック１９
に対するフログラム要素の設定作業が終了すると、最終
的に、図３（ａ）（ｂ）に示す各シーケンスブロック図
は、図４（ａ）（ｂ）に示す各シーケンスブロックタイ
ヤグラムに変換される。

【００３５】図示するように、ほぼシーケンスブロック
図に対応したダイヤグラムになる。そして、シーケンス
ブロックタイヤグラムを構成する各プログラム要素は、
該当プログラム要素の順序を示すステップ番号Ｓ１．Ｓ
２，…が付され、かつ要素名称，遷移条件が付加されて
いる。

【００３６】このように作成されたシーケンスブロック
タイヤグラムはキーボードの書込指令に応動して、記憶
部１６のプログラムメモリ１６ｂへ制御演算プログラム
として書込まれる。以上でプログラムツール１５による
制御演算プログラムの作成処理が終了する。

【００３７】次に、演算処理部１７における制御演算プ
ログラムを用いた制御演算処理手順を説明する。すなわ
ち、演算処理部１７は入力部１３から入力されてデータ
バッファ１６ａに記憶された各データを順番に読出し
て、読出した各データに対して、プログラムメモリ１６
ｂに記憶されたシーケンスブロックダイアグラムの各ス
テップＳ１，Ｓ２，…に割付けられたプログラム要素を
遷移条件に応じて順次実行していく。図４（ａ）（ｂ）
に示すシーケンスブロックダイアグラムにおける具体的
動作を説明する。

【００３８】先ず、図４（ａ）において、切換スイッチ
を示すプログラム要素（43AM）の遷移条件が自動である
ステップＳ６の状態において、手動スイッチ（プログラ
ム要素89）を投入したと考える。この場合、プログラム
要素（89）を運転操作するとステップＳ３の条件は整う
が、前段のステップＳ１のプログラム要素（43AM）の遷
移条件が成立していないので、次のステップＳ５へ移行
しない。よって、操作出力のプログラム要素（88ON）は
動作しない。すなわち、接点８は閉成されない。

【００３９】そこで、プログラム要素43AM（切換スイッ
チ）の遷移条件を手動に切換えると、プログラム制御が
ステップＳ１へ移行する。この状態でプログラム要素89
（手動スイッチ）を投入すると、次のステップＳ５へ移
行することができ、プログラム要素88ON（操作出力）が
動作する。すなわち、接点８が閉成される。その結果、
モータ１０が起動する。

【００４０】次に、自動制御の場合を考える。切換スイ
ッチを示すプログラム要素（43AM）の遷移条件が自動で
あるステップＳ６の状態において、上槽５の水位がＬ以
下（遷移条件 33W2L）になると遷移条件が成立し、次の
ステップＳ８へ遷移する。ステッフＳ８のプログラム要
素（88ON）は接点８を閉成する操作出力処理であるの
で、接点８を閉成し、ステップをステップＳ９へ遷移さ
せる。

【００４１】モータ１０が起動し、水２が上槽５へ送水
され、上槽５の水位が上昇し、Ｌ以上（遷移条件 33W2
L）となり、ステップＳ７の遷移条件が解除される。し
かしプログラム要素（88ON）は一旦通過しているため、
その出力を保存している。さらに上槽５の水位がＨ以上
（遷移条件 33W2H）となると、ステップＳ１０へ制御を
遷移させる。ステップＳ１０のプログラム要素（88OFF
）は接点８を開放する操作出力処理であるので、接点
８を開放し、モータ１０を停止させる。

【００４２】一方、ステップＳ９の状態において、下槽
１の水位がＬＬ以下（遷移条件 33W1LL ）となった場合
は、第４図（ｂ）のステップＳ１２の判断要素の遷移条
件が成立するため、ステップＳ１３のタイマ要素Ｔへ移
行する。なお、このタイマ要素においては、上流の条件
が成立中の場合のみ時間カウントする。そして、経過時
間がＸ秒に達すると、遷移条件ざ成立して、ステップＳ
１４へ移行する。しかし、このステップＳ１４のプログ
ラム要素はＯＲ要素であるため無条件に遷移条件が成立
し、ステップ１５の制御出力を示すステップ要素（88O
F) へ移行し、接点８を強制開放する。

【００４３】また、故障発生等に起因して、ステップＳ
１１の判断要素（30X ）が故障発生の遷移条件を満たす
と、ステップＳ１４のプログラム要素を通過して、ステ
ップ１５の制御出力を示すステップ要素（88OF) へ移行
し、接点８を強制開放する。

【００４４】なお、図４（ａ）（ｂ）中において、操作
出力のプログラム要素（88ON) ，プログラム要素（88OF
F)は何回もシーケンスブロックダイヤグラム上に出てく
るが、いずれかのプログラム要素（88ON) の遷移条件が
成立すれば全てＯＮとし、いずれかのプログラム要素
（88OFF)の遷移条件が成立すれば全てＯＦＦとする制御
処理を実行する。

【００４５】このように構成されたプロクラマブル制御
装置においては、プログラミングツール１５において作
成する制御演算プログラムは制御対対象の動作仕様を記
述した一般のシーケンスブロック図に基づいて、このシ
ーケンスブロック図の各ブロックの動作に対応する各プ
ログラム要素で置換えたたシーケンスブロックダイアグ
ラムで表現している。したがって、制御対象の各動作仕
様を忠実に再現した表現でプログラムを構成できるの
で、作成された制御演算プログラムに対するデバック作
業やメンテナンス作業が非常に行い易くなる。

【００４６】また、このシーケンスブロックダイアグラ
ムはプログラム要素毎のステップと、その遷移条件によ
ってプログラムの制御ステップを歩進させていく。した
がって、現在どこまでプログラムの制御ステップが進ん
でいるか一目で判断できる。

【００４７】さらに、シーケンスブロックダイアグラム
は、前述したように、操作者がプログラムを作成する場
合に必ず１回は作成するシーケンスブロック図を変形し
たブロックダイアグラム方式で記載されているので、制
御対象の動作仕様の変更や、制御対象全体が大幅に変更
になったとしても、シーケンスブロック図上の変更部分
に対応するプログラム要素の交換や遷移条件変更等を行
えばよく、プログラム全体を見直す必要がない。したが
って、このような制御対象の変更に対しても即座に対応
できる。図５は本発明の他の実施例に係わるプログラマ
ブル制御装置の記憶部１６におけるプログムメモリ１６
ｂの記憶内容を示す図である。

【００４８】この実施例装置においては、プログラミン
グツール１５で作成されたシーケンスブロックダイヤグ
ラムを格納するブロックダイヤグラム領域２０ａの他
に、このシーケンスブロックダイヤグラムを実際に実行
する時の特殊な条件を設定する特殊条件領域２０ｂが形
成されている。その他の構成は図１に示した実施例装置
と同じである。

【００４９】すなわち、プラントを構成する多数の制御
対象のなかには、シーケンスブロック図のみでで表現で
きない動作仕様を有する場合も多い。この場合、よくコ
メント文によって補助的な動作説明を行なっている。当
然このようなシーケンスブロック図をシーケンスブロッ
クダイアグラムで表現することも困難である。

【００５０】しかしながら、図５に示すように、シーケ
ンスグロックダイアグラムにコメント（特殊仕様）処理
を加えることにより動作仕様に対応した形でプログラム
を完成することができる。例えば図７のプラントにおけ
る動作仕様に次の項目が加えられた場合を考える。 追加条件：電源が復電した場合、停電直前の状態で再起
動する（停電再起動） なお、この停電再起動の動作仕様は図６に示すシーケン
スブロック図で示すことができる。

【００５１】この場合、図５のブロッダイヤグラム領域
２０ａに先に作成したシーケンスグロックダイアグラム
を格納し、特殊条件領域２０ｂに上記追加条件（停電再
起動）のコメントを設定する。この特殊条件に対する詳
細プログラムは図６のシーケンスブロック図をシーケン
スブロックダイアグラムに変換して別の領域にサブルー
チンの形式で格納しておけばよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプログラマ
ブル制御装置によれば、制御対象の各単位動作をプログ
ラム要素としてプログラム要素メモリに記憶している。
そして、制御対象の全体動作を示すシーケンスブロック
図を、シーケンスブロックダイヤグラムに変換して、ほ
ぼそのままの表現形式で、制御演算プログラムに書込む
ようにしている。したがって、制御対象の動作仕様に忠
実なプログラムとなり、たとえプロクラム作成に不慣れ
な操作者であっても間違いなく簡単にプログラムを作成
でき、かつ仕様変更に応じて簡単に変更でき、プログラ
ムの維持管理の簡素化を図ることができる。

【００５３】また、制御演算プログラムは複数のプラグ
ラム要素とこのプラグラム要素を実行する順序を示すス
テップとそれを変化させる遷移条件とで構成されている
ため、現在どこまでプログラム制御が進んでいるかが一
目で把握可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わるプログラマブル制
御装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】 同実施例のプログラミングツール内に形成さ
れたプログラム要素メモリの記憶内容を示す図、

【図３】 同実施例装置が適用される制御対象の制御仕
様を示すシーケンスブロック図、

【図４】 同シーケンスブロック図に対応して同実施例
装置のプログラミングツールで作成されたシーケンスブ
ロックダイヤグラムを示す図、

【図５】 本発明の他の実施例に係わるプログラマブル
制御装置の記憶部に形成されたプログラムメモリの記憶
内容を示す図、

【図６】 同実施例に適用される制御対象のシーケンス
ブロック図、

【図７】 一般的な送水プラントの概略構成図、

【図８】 同プラントにおける動作仕様をハードワイヤ
ードシーケンス回路で示した図、

【図９】 同プラントにおける動作仕様を一般的なシー
ケンスブロック図で示した図。

【符号の説明】

１…下槽、２…水、３…ポンプ、４…配管、５…上槽、
６…電源、８…接点、１０…モータ、１２…制御部、１
３…入力部、１４…出力部，１５…プログラミングツー
ル、１６…記憶部、１７…演算処理部、１８ａ…プログ
ラム編集処理部、１８ｂ…プログラム要素メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象から各種データが入力される入
   力部と、制御演算プログラムを記憶する記憶部と、この
   記憶部に記憶されている制御演算プログラムに従って前
   記入力された各種データに対する制御演算を実行する演
   算処理部と、この演算処理部の演算結果を前記制御対象
   へ出力する出力部と、前記記憶部に記憶する制御演算プ
   ログラムを作成するプログラミングツールとを具備する
   プログラマブル制御装置において前記プログラミングツ
   ールは、制御対象の各単位動作を示す各プログラム要素
   を記憶するプログラム要素メモリと、順次入力されたス
   テップ番号，プログラム要素指定情報，ステップを該当
   プログラム要素から次のステップに遷移させる遷移条件
   等に基づいて、前記制御対象の動作を示すシーケンスブ
   ロック図に対応するシーケンスブロックダイアグラムを
   作成するプログラム編集処理部と、作成されたシーケン
   スブロックダイアグラムを制御演算プログラムとして前
   記記憶部に設定するプログラム設定手段とを有し、 前記演算処理部は、前記入力部から入力された各種デー
   タに対して前記記憶部に記憶されたシーケンスブロック
   ダイアグラムの各ステップに割付けられたプログラム要
   素を前記遷移条件に応じて順次実行していくプログラム
   実行手段を有することを特徴とするプログラマブル制御
   装置。