JPH0728390A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プログラマが複数の演算装置の存在を意識し
ないでプログラミングできるプログラマブルコントロー
ラを提供する。 【構成】 プログラミング装置６０において、ステップ
及びトランジション毎の処理時間を求める処理時間演算
ルール６４と、ＳＦＣの同時分岐の開始及び収束に基づ
いてステップ及びトランジションをグループに分割する
ＳＦＣ分割ルール６５と、分割したグループをどの演算
装置２０，３０に割りふるかを規定する演算装置割当ル
ール６６を持ち、これらにしたがって複数の演算装置に
プログラムの処理を自動的に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共通の入出力装置を利
用して動作する複数の演算装置を備え、ＳＦＣ（シーケ
ンシャルファンクションチャート）言語に基づいてプロ
グラムを作成、実行するプログラマブルコントローラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】プログラマブルコントローラ（以下、Ｐ
Ｃと略す）においては、より複雑な内容を高速に処理す
ることが求められている。ところが、一台で複雑な内容
を高速に処理することが可能な演算装置を備えたＰＣを
使えばコストアップの要因となる。そのため、処理速度
は比較的低速ではあるが安価な演算装置を複数台用意
し、演算装置に共通の入出力装置を利用して各演算装置
に処理を分担させることでコストを抑えるＰＣが、提
案、実用化されている。また、ＳＦＣ言語に基づいてプ
ログラムを作成し、ＰＣの実行プログラムに変換するた
めのプログラミング装置が実用化されている。ＳＦＣ言
語を用いてプログラミングを行なうことで、ラダー図言
語だけ、あるいはニーモニック言語だけでＰＣのプログ
ラミングを行なっていた従来に比べて、プログラムの構
造化及びモジュール化が容易になり、可読性の良いプロ
グラムを作成することが容易になる。

【０００３】図８は従来のＰＣを示すブロック図であ
る。共有バス１０を介して、演算装置２０及び３０と、
共有メモリ４０と、入出力装置５０と、プログラミング
装置６が繋がっている。共有メモリ４０は、共有バス１
０を介して各演算装置２０、３０及びプログラミング装
置６及び入出力装置５０からアクセス可能なメモリであ
る。活性ステップテーブル４１はステップ毎に持たれ、
ステップの活性／不活性を判別するためのテーブルであ
る。各演算装置２０、３０は活性ステップテーブル４１
において活性であるステップの実行プログラムだけを実
行し、不活性であるステップの実行プログラムは実行し
ない。ステップ実行中フラグ４２は演算装置毎に持たれ
るフラグであり、演算装置がステップのプログラムを実
行中であることを他の演算装置に示す働きをする。トラ
ンジション実行中フラグ４３は演算装置毎に持たれるフ
ラグであり、演算装置がトランジションのプログラムを
実行中であることを他の演算装置に示す働きをする。入
出力装置５０は、入出力データ格納部５１における出力
データを、外部機器７０に、電気的またはソレノイドや
モータで機械的に変換して送出し、また外部機器７０の
状態を、直接電気的に、または機械的状態をリミットス
イッチやエンコーダで電気的に変換して検出し、入出力
データ格納部５１における入力データとして格納する。
プログラミング装置６におけるプログラミング手順を図
９に示すフローチャートで説明する。プログラミング装
置６には図示しないキーボード及びＣＲＴ等による入出
力装置が接続されており、これらを通してＳＦＣプログ
ラムが作成され、ワークメモリ６２に格納される（ステ
ップＳ１００：なお、本明細書中、ＳＦＣプログラムの
処理をモジュール化したステップとの混同を防ぐため
に、フローチャートにおける処理を示すステップを「ス
テップＳ」と記述する。）。ＳＦＣプログラムは処理を
モジュール化したステップ、及びステップ間の実行順序
を制御するトランジションから構成されている。次にＳ
ＦＣプログラムを、メモリ６９に記憶されている実行プ
ログラム生成ルール６３に従い、演算装置２０及び３０
にて実行可能なプログラムに変換し、ワークメモリ６２
に格納する（ステップＳ１１０）。生成された実行プロ
グラムをどちらの演算装置２０、３０に割り当てるかを
プログラマがキーボード等により指示し（ステップＳ１
２０）、次のＳＦＣのプログラムを作成する場合にはス
テップＳ１００に戻って同じ手順を繰り返す（ステップ
Ｓ１３０）。なお、生成された実行プログラムはステッ
プ毎及びトランジション毎にモジュール化されているた
めに、プログラマが入力装置から指定することでそれぞ
れのモジュールを演算装置２０、３０に割り振ることも
可能である。

【０００４】このようにしてすべての演算装置２０、３
０に対する実行プログラムをワークメモリ上に作成し終
ると、それぞれの演算装置２０、３０に実行プログラム
をロードする（ステップＳ１４０）。この実行プログラ
ムは各メモリ２２、３２に格納される。続いて活性ステ
ップテーブル４１を初期化し（ステップＳ１５０）、演
算装置２０、３０に起動をかける（ステップＳ１６
０）。これによりＰＣは動作を開始する。活性ステップ
テーブル４１を初期化する場合、通常は起動ステップ
（イニシャルステップ）のみを活性とし、それ以外のス
テップは不活性とする。

【０００５】次に、このようにＳＦＣ言語にてプログラ
ミングされたＰＣの１スキャン動作を図５のフローチャ
ートを基に説明する。演算装置２０、３０および入出力
装置５０は、それぞれ起動をかけるための図示しないト
リガを持っている。一定の周期で入出力装置５０に起動
がかかると、まず外部機器７０の状態を読み込んで入出
力データ格納部５１における入力データとし、演算装置
２０、３０を起動する（ステップＳ２００）。演算装置
２０、３０は、起動がかかると自演算装置に対応したス
テップ実行中フラグ４２をＯＮする（ステップＳ２１
０）。次に、メモリ２２及び３２に格納されているステ
ップの実行プログラムのうち、活性ステップテーブル４
１において活性となっているステップの実行プログラム
を実行する（ステップＳ２２０）。ステップの実行プロ
グラムの実行によって、入出力データ格納部５１におけ
る出力データが更新される。実行プログラムの実行が終
了すると、ステップ実行中フラグ４２をＯＦＦし（ステ
ップＳ２３０）、全ての演算装置においてステップの実
行プログラムの実行が終了するのを待つ（ステップＳ２
４０）。

【０００６】全ての演算装置２０、３０においてステッ
プの実行プログラムの実行が終了すると、各演算装置２
０、３０は、自演算装置に対応したトランジション実行
中フラグ４３をＯＮする（ステップＳ２５０）。次に、
メモリ２２及び３２に格納されているトランジションの
実行プログラムのうち、活性ステップテーブル４１にお
いて活性となっているステップに付随して起動されるト
ランジションの実行プログラムを実行する（ステップＳ
２６０）。トランジションの実行プログラムの実行によ
って活性ステップテーブル４１が更新される。プログラ
ムの実行が終了すると、トランジション実行中フラグ４
３をＯＦＦし（ステップＳ２７０）、全ての演算装置２
０、３０においてトランジションの実行プログラムの実
行が終了するのを待つ（ステップＳ２８０）。トランジ
ション実行中フラグ４３が全演算装置２０、３０におい
てＯＦＦされると、最後に入出力装置５０が、入出力デ
ータ格納部５１における出力データを外部機器７０に出
力し（ステップＳ２９０）、１スキャンの動作を終了す
る。

【０００７】このように入出力装置５０及び演算装置２
０、３０それぞれが、高速に１スキャン動作を繰り返し
実行することで処理を進めていく構成になっている。な
お、例として演算装置２０、３０が２台からなる構成に
ついて述べたが、３台以上の場合についても同様であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＰＣに
おいては、プログラミングの際にプログラマが複数の演
算装置の存在を意識してプログラミングを行なう必要が
有った。また、演算装置毎の実行プログラムの負荷を考
えながらプログラミングを行なわないとＰＣの持つ処理
能力を十分には発揮できないという不具合があった。本
発明は、以上のような課題を解決するためになされたも
のであり、本発明の目的は、プログラマが複数の演算装
置の存在を意識しないでプログラミング出来、しかもＰ
Ｃの持つ処理能力を十分に発揮できるＰＣを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、共
有バスと、共有メモリと、ＣＰＵとメモリを有し、その
メモリに格納されているプログラムを実行する複数の演
算装置と、外部機器との間でデータの入出力を行なう入
出力装置と、ＳＦＣ言語で作成されたプログラムを前記
演算装置で実行可能なプログラムに変換するプログラミ
ング装置とを有し、前記変換され実行可能なプログラム
を前記各演算装置に割り振り実行するプログラマブルコ
ントローラにおいて、前記プログラミング装置は、ＳＦ
Ｃの同時分岐の開始および収束に基づいてステップおよ
びトランジションをグループに分割するＳＦＣ分割ルー
ルと、前記分割したグループを前記各演算装置の内のど
の演算装置に割り振るかを規定する演算装置割当ルール
とに従い、自動的に前記各演算装置に割り振ることによ
り達成される。。また、本発明の上記目的は、前記プロ
グラミング装置は、前記実行可能なプログラムの前記ス
テップおよびトランジション毎の処理時間を求めるため
の処理時間演算ルールを持ち、前記処理時間演算ルール
に従い、前記ステップおよびトランジション毎の処理時
間を求め、加算して前記グループ毎の処理時間を求め、
前記演算装置割当ルールにおいて、各演算装置に、処理
時間が平均化するように前記グループを割り当てるよう
にしたことにより、さらに良好に達成される。

【００１０】

【作用】本発明にあっては、プログラミング装置が複数
の演算装置に実行プログラムを自動的に割り振るので、
プログラミングの際にプログラマが複数の演算装置の存
在を意識する必要が無い。また、プログラムの実行時間
を求め、その結果を基に演算装置毎に平均して処理を割
り当てるので、ＰＣの持つ処理能力を十分に発揮するよ
うに割り当てることが出来る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明のＰＣの一例を図８に対応させ
て示すブロック図であり、同一構成要素には同符号を付
して説明を省略する。本実施例において特徴的なこと
は、プログラミング装置６０のメモリ６９に処理時間演
算ルール６４、ＳＦＣ分割ルール６５、演算装置割当ル
ール６６が追加されていることである。プログラミング
装置６０におけるプログラミング手順を図２に示すフロ
ーチャートで説明する。なお、図９とほぼ同様な処理に
は同符号を付して詳細な説明を省略する。

【００１２】ステップＳ１００において作成されたＳＦ
Ｃプログラムをもとに、ステップＳ１１０において実行
可能なプログラムに変換することで生成し、ワークメモ
リ６２に格納された実行プログラムについて、ステップ
毎及びトランジション毎に処理時間を処理時間演算ルー
ル６４に基づいて演算し、求める（ステップＳ１７
０）。処理時間演算ルール６４の具体例その１として
は、演算装置の機械語の処理時間をデータとして持ち、
実行プログラムの中に機械語が出現する回数を数えて積
をとり、処理時間とする方法がある。この方法では、演
算装置の処理能力が異なる場合は、処理時間演算時に、
演算装置の処理能力に比例したある一定の係数を掛ける
必要がある。処理時間演算ルール６４の具体例その２と
しては、共有バス１０を通して演算装置２０または演算
装置３０に実際に実行プログラムをロードし、実行して
時間を求める方法も有る。次にＳＦＣ分割ルール６５に
基づいてステップ及びトランジションをいくつかのグル
ープに分割し（ステップＳ１８０）、分割したグループ
毎に演算装置割当ルール６６に従い演算装置を割り当て
る（ステップＳ１９０）。

【００１３】ＳＦＣ分割ルール６５の詳細について、図
３のフローチャートを基に説明する。まず、ＳＦＣの起
動ステップにグループを割り付け（ステップＳ１８
１）、起動ステップに続く次のステップに注目する（ス
テップＳ１８２）。次のステップと前のステップとの間
には必ずトランジションが存在する。前のステップに対
して次のステップが複数存在する場合には、図６のよう
にＳＦＣを図示したときにその図において左側のステッ
プから順に評価するものとする。前のステップと次のス
テップの間で同時分岐が開始する場合は、分岐したステ
ップのそれぞれにグループを新設し、割り付ける（ステ
ップＳ１８３及びステップＳ１８４）。前のステップと
次のステップの間で同時分岐が収束する場合は、収束し
たステップは同時分岐を開始する以前のグループにさか
のぼって分類する（ステップＳ１８５及びステップＳ１
８７）。それ以外の場合は前のステップと同じグループ
に分類する（ステップＳ１８６）。次のステップが終了
ステップであればグループ分けを終了し、そうでない場
合は次のステップを更新して上述の処理を繰り返す。

【００１４】なお、ステップの場合についてだけ述べた
が、トランジションの場合も同様に同時分岐の開始ある
いは同時分岐の収束を基準にしてグループ分けを行う。
このようにして分類したグループは、同じグループ内の
ステップを１スキャンに複数同時に実行することは無
く、同じグループ内のトランジションを１スキャンに複
数同時に実行することはない。つまり、演算装置から見
た場合、１スキャンに負荷が重複するのは、同時実行す
る他のグループ内のステップ、及び同時実行する他のグ
ループ内のトランジションとなる。

【００１５】そこで、同時実行する複数のグループを各
演算装置に割り当てるための演算装置割当ルール６６を
図４のフローチャートを基に説明する。まず、割り当て
るための最初の演算装置を選択し（ステップＳ１９
１）、同時実行するグループから処理時間が最大となる
グループを選択する（ステップＳ１９２）。ここで言う
グループの処理時間とは、グループ内のステップの処理
時間の内で最大の物とする。なぜならば、１つのグルー
プ内では複数のステップを同時に実行することは無いの
で、演算装置の負荷が最大になるのは、グループ内で処
理時間が最大のステップを実行する時である。つまり、
あるグループの処理時間は、グループ内で処理時間が最
大のステップの処理時間に等しいことになる。

【００１６】次に演算装置の累積処理時間が最小の演算
装置を選択する（ステップＳ１９３、ステップＳ１９
４）。このようにしてグループを割り当てる演算装置を
決定すると（ステップＳ１９５）、割り当てたグループ
の処理時間を演算装置の処理時間に加算し、累積して記
憶しておく（ステップＳ１９６）。以上の処理を同時実
行するグループについて全て終了するまで繰り返す（ス
テップＳ１９７）。

【００１７】例として図６のＳＦＣが与えられた場合、
本実施例のプログラミング装置６０は、まず起動ステッ
プをグループＧＲ０に割り付けする。ステップＳＰ０
は、起動ステップと同じグループＧＲ０に分類する。次
にステップＳＰ１及びステップＳＰ４は、ステップＳＰ
４との間で同時分岐が開始しているので、それぞれグル
ープＧＲ１とグループＧＲ２を新設して割り付けする。
ステップＳＰ２及びステップＳＰ３は、ステップＳＰ１
と同じグループＧＲ１に分類する。ステップＳＰ５及び
ステップＳＰ６及びステップＳＰ７は、ステップＳＰ４
との間に同時分岐が開始しているので、それぞれグルー
プＧＲ３とグループＧＲ４とグループＧＲ５を新設して
割り付けする。

【００１８】次にステップＳＰ８は、ステップＳＰ５及
びステップＳＰ６及びステップＳＰ７との間で同時分岐
が収束しているので、同時分岐の開始前にさかのぼって
グループＧＲ２に分類する。同様にステップＳＰ９は、
ステップＳＰ３及びステップＳＰ８との間で同時分岐が
収束しているので、同時分岐前にさかのぼってグループ
ＧＲ０に分類する。最後の終了ステップも、ステップＳ
Ｐ９と同じグループＧＲ０に分類する。なお、ステップ
の場合についてだけ述べたが、トランジションの場合も
同様である。

【００１９】このようにグループ分けすると、同時実行
するのは、 １、グループＧＲ１ と グループＧＲ２ ２、グループＧＲ１ と グループＧＲ３、ＧＲ４、Ｇ
Ｒ５ の２通りであることがわかる。このうちグループＧＲ１
とグループＧＲ２の場合については、２つの演算装置の
それぞれに割り当てれば良いが、グループＧＲ１とグル
ープＧＲ３、ＧＲ４、ＧＲ５の場合についてはそれぞれ
のグループの処理時間を基に割り当てる。

【００２０】図７は、上述の結果を各ステップ、及び各
トランジションについてまとめた表図である。起動トラ
ンジションとは、活性ステップテーブル４１においてス
テップが活性である場合に起動されるトランジション、
起動ステップとは、トランジション起動時に遷移条件が
成立すると、活性ステップテーブル４１を書き換えて活
性とし、次のスキャンで起動するステップのことであ
る。

【００２１】各ステップ及び各トランジションの処理時
間が図７の通りであった場合、グループの処理時間はス
テップを基準にしてそれぞれ グループＧＲ１ ＝ １８０μｓ グループＧＲ３ ＝ ６２０μｓ グループＧＲ４ ＝ ３８０μｓ グループＧＲ５ ＝ １００μｓ である。ここでグループＧＲ１は既に割り当てが終って
おり、その演算装置を仮に演算装置２０とする。その場
合、演算装置２０の累積処理時間は１８０μｓになる。
残りのグループの内ではグループＧＲ３の処理時間が最
大であり、演算装置３０の累積処理時間は０μｓで最小
なのでグループＧＲ３の処理は演算装置３０に割り当て
られる。その場合、演算装置３０の累積処理時間は６２
０μｓとなる。同様にしてグループＧＲ４及びグループ
ＧＲ５は、演算装置２０に割り当てられ、演算装置２０
の累積処理時間は６６０μｓとなる。

【００２２】単独実行するグループについては、演算装
置の処理能力が等しい場合、どの演算装置で実行しても
ＰＣ全体としての負荷は変わらない。また演算装置の処
理能力が異なる場合は、より高速な演算装置に割り振る
ことでＰＣ全体としての負荷を軽減することができる。
なお、ステップの場合について述べたが、トランジショ
ンの場合も同様である。さらにステップとトランジショ
ンは、同一のグループに属していても、同一の演算装置
に割り当てる必要は無い。また、例として演算装置が２
台からなる構成について述べたが、３台以上の場合につ
いても同様である。また、プログラミング装置６０を共
有バス１０にて接続する例を示したが、ＲＳ２３２Ｃな
どの通信ケーブルで接続しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明のＰＣによれば、プ
ログラミング装置が複数の演算装置に実行プログラムを
自動的に割り振るので、プログラミングの際にプログラ
マが複数の演算装置の存在を意識する必要がなく、あた
かも高速の演算装置が１台だけ存在するかのように想定
したプログラミングが可能となる。また、プログラミン
グ装置が実行プログラムを各演算装置に割り振る場合
に、プログラムの実行時間をもとに平均化するように割
り振るので、ＰＣの処理能力を十分に発揮するようにプ
ログラムを分割でき、演算装置の台数を増やすだけでＰ
Ｃの持つ処理能力を向上することが容易に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＰＣの一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明のＰＣにおけるプログラミング手順を示
すフローチャートである。

【図３】本発明のプログラミング装置のＳＦＣ分割ルー
ルの詳細を示すフローチャートである。

【図４】本発明のプログラミング装置の演算装置割当ル
ールの詳細を示すフローチャートである。

【図５】本発明及び従来のＰＣの１スキャン動作を示す
フローチャートである。

【図６】本発明のプログラミング装置にてＳＦＣをグル
ープ化した例を示した図である。

【図７】図６のＳＦＣを補足するための表図である。

【図８】従来のＰＣの一例を示すブロック図である。

【図９】従来のＰＣにおけるプログラミング手順を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０ 共有バス ２０，３０ 演算装置 ４０ 共有メモリ ５０ 入出力装置 ６０ プログラミング装置 ６４ 処理時間演算ルール ６５ ＳＦＣ分割ルール ６６ 演算装置割当ルール ７０ 外部機器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共有バスと、共有メモリと、ＣＰＵとメ
   モリを有し、そのメモリに格納されているプログラムを
   実行する複数の演算装置と、外部機器との間でデータの
   入出力を行なう入出力装置と、ＳＦＣ言語で作成された
   プログラムを前記演算装置で実行可能なプログラムに変
   換するプログラミング装置とを有し、前記変換され実行
   可能なプログラムを前記各演算装置に割り振り実行する
   プログラマブルコントローラにおいて、前記プログラミ
   ング装置は、ＳＦＣの同時分岐の開始および収束に基づ
   いてステップおよびトランジションをグループに分割す
   るＳＦＣ分割ルールと、前記分割したグループを前記各
   演算装置の内のどの演算装置に割り振るかを規定する演
   算装置割当ルールとに従い、自動的に前記各演算装置に
   割り振ることを特徴とするプログラマブルコントロー
   ラ。
2. 【請求項２】 前記プログラミング装置は、前記実行可
   能なプログラムの前記ステップおよびトランジション毎
   の処理時間を求めるための処理時間演算ルールを持ち、
   前記処理時間演算ルールに従い、前記ステップおよびト
   ランジション毎の処理時間を求め、加算して前記グルー
   プ毎の処理時間を求め、前記演算装置割当ルールにおい
   て、各演算装置に、処理時間が平均化するように前記グ
   ループを割り当てるようにしたことを特徴とする、請求
   項１に記載のプログラマブルコントローラ。