JPH10143221A - 機器制御プログラムの開発支援システムおよび開発支援方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御命令に対する機器の挙動を簡単に理解で
き、機器制御プログラムの動作を容易に確認できる開発
支援システム及び開発支援方法を得る。 【解決手段】 入力信号に対して実際の機器と同じ挙動
を行い出力信号を出力すると共に、その挙動を３次元的
に表示するための情報を出力する仮想機器１０を用い、
シミュレーション実行手段３２は、仮想機器１０から出
力される情報に基づいて、仮想機器の３次元形状の表示
処理と，仮想機器に関する制御命令のリスト処理と，制
御命令の説明処理と，入力手段２１より入力された制御
命令による仮想機器の挙動を３次元的に表すための挙動
表示処理とを行い、仮想機器１０の挙動をシミュレーシ
ョン結果確認手段５０に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器の制御プログ
ラムの開発において、制御プログラムの作成，デバッ
グ，実行を行う際のプログラム開発支援方法および支援
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、制御プログラムを作成する者は、
プログラムで使用する制御命令に対する機器挙動の確認
を、マニュアルなどの主に文章で表現されたドキュメン
トを読むことで行っている。また、作成された制御プロ
グラムのデバッグ方法の従来例としては、特開平４−２
１８８０８号公報で開示されている方法および装置があ
る。図１４は機器の制御ソフトの開発支援装置の構成を
示すブロック図であり、１００１は機器制御装置の仕様
情報入力手段で、ここで生成される情報は機器制御装置
仕様情報記憶手段１００７に格納される。１００２は対
象機器を模擬的に実現するための対象機器特性情報入力
手段で、ここで生成した情報は対象機器特性情報記憶手
段１００８に格納される。１００３は機器動作のシミュ
レーションの初期条件と実行中の制御条件を決定するシ
ミュレーション条件情報入力手段で、ここで生成した情
報はシミュレーション条件情報記憶手段１００９に格納
される。１００４はシミュレーション実行手段で、対象
機器特性情報記憶手段１００８に格納された情報から制
御対象機器を模擬的に自己の中に実現し、シミュレーシ
ョン条件情報記憶手段１００９に格納された情報に基づ
く条件下にての制御対象機器の動作を、機器動作制御ソ
フトを装備した機器制御装置１００６との間で、この機
器制御装置１００６が実際の機器に対応する場合と同様
の方式で通信を行いつつシミュレートし、生成した情報
をシミュレーション結果情報記憶手段１０１０に格納す
る。なお、機器制御装置仕様情報記憶手段１００７と
は、並列入出力を用いた通信を行う上で機器制御装置１
００６の入出力番地とシミュレーション実行手段１００
４を実現する具体的機器としてのコンピュータのポート
番地との対応づけの手段にほかならない。

【０００３】この装置の場合、制御対象となる機器は、
センサとアクチュエータとの組み合わせの集合体として
表現する。そして、シミュレーション実行手段１００４
では、前記各集合体を、機器制御装置１００６から前記
アクチュエータへの入力状態に応じて任意の時間経過後
に前記センサの出力状態を変更させる情報を含んだ情報
ユニットとして模擬的に表現している。開発中の制御プ
ログラムのもとで前記制御対象設備を情報ユニットを用
いてコンピュータの内部に模擬的に再現してシミュレー
トし、その結果に基づいて前記制御プログラムを評価
し、修正しながらプログラムを完成する。このように機
器の挙動を見かけ上で擬似的にコンピュータによって模
擬することにより、作成した機器の制御プログラムをシ
ミュレーションしながら、デバッグを行う。

【０００４】また、作成された制御プログラムの実行方
法としては、特開平７−３６５１６号公報に開示されて
いる装置がある。図１５はこの装置を示す構成図であ
り、１１０１は機器および制御装置のシミュレーション
装置で、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク，プ
ロッピディスクドライブなどの記憶装置、入出力Ｉ／Ｏ
ポート１１０２、ＲＳ２３２Ｃ１１０３などから構成さ
れている。１１０４は入力装置で、データ入力のための
キーボードやポインティングデバイスなどである。１１
０５は出力装置で、ＣＲＴなどである。この装置は、入
出力Ｉ／Ｏポート１１０２またはＲＳ２３２Ｃ１１０３
を介してロボットコントローラ１１０６（または１１０
８）や制御装置１１０７（または１１０９）とデータを
通信することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ような制
御プログラムの作成方法では、マニュアルなどのドキュ
メントから制御命令に対する機器の挙動を理解しなけれ
ばならず、使用者にとって制御命令の内容を理解するこ
とが難しいという問題がある。

【０００６】また、上記のような制御プログラムのデバ
ッグ方法では、制御対象である機器を情報ユニットで表
現し、使用者が情報ユニットの状態遷移の所要時間を設
定している。これではシミュレーション精度はあまり期
待できない。また、異常時の状況をシミュレーションし
たい場合、使用者は情報ユニットの情報を毎回設定し直
して異常時の状態を作り出す必要があり非常に面倒であ
るという問題がある。

【０００７】また、上記のような制御プログラムの実行
方法では、シミュレーション装置１１０１上に構築され
た擬似的な仮想制御装置を用いて、実際のロボットコン
トローラをオフラインにより制御シミュレーションでき
るが、オンラインでは実際の機器を制御することはでき
ない。オンラインでテストしたい場合は、通常、仮想制
御装置と実際の制御装置で使用しているプログラム言語
が異なるため、使用者は仮想制御装置で使用した制御プ
ログラムを実際の機器で実行できる制御プログラムに変
換する必要がある。また、プログラム言語が同じ場合で
も、実際の制御装置にプログラム入力し、実行する必要
がある。このため、実際の機器において不具合が発生し
て制御プログラムの修正が必要な場合には、再び、仮想
制御装置を用いて修正した後、実際の機器への制御プロ
グラム入力作業が発生するという問題がある。

【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、使用者がプログラムを作成するに
当たり制御命令の内容を簡単に理解できる制御プログラ
ム開発支援システムおよび開発支援方法を提供すること
を目的とする。また、本発明は、作成した制御プログラ
ムを精度よくシミュレーションでき、作業が比較的簡単
で効率よくデバッグできる制御プログラム開発支援シス
テムおよび開発支援方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、デバッグ中でもシミュレーション装置
からオンラインで実際の機器の制御を行うことができる
制御プログラム開発支援システムおよび開発支援方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る制御プログラム開発支援システムは、制御命令の入力
を行う入力手段、入力信号に対して実際の機器と同じ挙
動を行い出力信号を出力すると共に、その挙動を３次元
的に表示するための情報を出力する仮想機器、仮想機器
から出力される情報に基づき、制御命令による仮想機器
の挙動を３次元的に表すための挙動表示処理を行う処理
手段、および処理手段の挙動表示処理によって仮想機器
の挙動を表示する表示手段を備えたものである。

【００１０】また、本発明の第２の構成による制御プロ
グラム開発支援システムは、制御命令の入力を行う入力
手段、入力信号に対して実際の機器と同じ挙動を行い出
力信号を出力すると共に、その挙動を３次元的に表示す
るための情報を出力する仮想機器、仮想機器から出力さ
れる情報に基づいて、仮想機器の３次元形状の表示処理
と，仮想機器に関する制御命令のリスト処理と，制御命
令の説明処理と，制御命令による仮想機器の挙動を３次
元的に表すための挙動表示処理とを行う処理手段、およ
び処理手段による結果のうち少なくとも仮想機器の挙動
を表示する表示手段を備えたものである。

【００１１】また、本発明の第３の構成による制御プロ
グラム開発支援システムは、第１または第２の構成にお
いて、入力信号に対して実際の制御機器と同じ制御挙動
を行なって機器を制御する仮想制御機器を備え、入力手
段で入力される制御命令は、仮想制御機器に対する命令
であることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の第４の構成による制御プロ
グラム開発支援方法は、３次元形状，挙動，入出力に関
する情報を有し実際の機器と同じ挙動を行う仮想機器を
用い、対象機器を入力するステップ、対象機器に対応す
る対象仮想機器の３次元形状およびその対象機器に関す
る制御命令を表示するステップ、表示された制御命令か
ら所望の制御命令を選択指示するステップ、選択された
制御命令の説明を表示するステップ、実行指示入力によ
り、選択された制御命令に対する対象機器の挙動を３次
元的に表示するステップを備えたものである。

【００１３】また、本発明の第５の構成による制御プロ
グラム開発支援方法は、３次元形状，挙動，入出力に関
する情報を有し実際の機器と同じ挙動を行う仮想機器を
用い、制御プログラムを入力するステップ、制御プログ
ラムの処理手順に従って仮想機器の挙動を３次元的に表
示するステップを備えたものである。

【００１４】また、本発明の第６の構成による制御プロ
グラム開発支援方法は、３次元形状，挙動，入出力に関
する情報を有し実際の機器と同じ挙動を同じ時間スケー
ルで行う仮想機器を用い、制御プログラムを入力するス
テップ、制御プログラムの処理手順に従い、制御プログ
ラムの一部分の実行に際しては実際の機器を制御し、制
御プログラムの他の部分の実行に際しては仮想機器の挙
動を３次元的に表示するステップを備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．まず、実際の機器と同じ挙動を実現でき
る仮想機器について説明する。例えばロボット、工作機
械、ベルトコンベアといった搬送機などの機械的な機器
やセンサのようなの電子機器の挙動を、実際の機器と同
じ時間スケールで高精度に模擬でき、実際の機器の入出
力ポートと対応する仮想の入出力ポート持つことで外部
制御機器からの制御が可能で、実際の機器と同じデータ
をやり取りすることができる仮想の機器のことを、ここ
では仮想機器と呼ぶ。仮想機器は、３次元の形状情報と
挙動に関する情報を持ち、制御入力信号に対して実際の
機器と同じ挙動を行い出力信号を出力すると共に、その
挙動を３次元的に表示するための情報を生成し出力する
ことが可能である。ロボットやＭＣ（Machining Cente
r）のように、自分自身で制御部を持つものについて
は、仮想機器内部に対応する制御部を模擬するために必
要な情報を含んでいる。また、仮想機器内部に制御部を
持たないものは、外部の仮想制御機器によって仮想機器
を制御すれば、実際の機器および制御機器の挙動と同じ
挙動を行う。なお、仮想機器の処理時間に関しては、実
際の機器と同じ時間スケールで処理できない場合でも、
その内部に処理時間の管理を行う仮想の時計を有し、実
際の機器での処理時間を知ることができる。また、仮想
機器は、物理法則や衝突のような機器間の干渉について
も、実際の機器と同じように振る舞うものである。ま
た、説明中、装置（または仮想装置）という記載は、機
器と制御機器（または仮想機器と仮想制御機器）を区別
せずどちらにも該当する場合に使っている。

【００１６】図１は仮想機器１０の構成例を示すブロッ
ク図である。以下、各構成要素について説明する。１２
０１はコマンド解釈部で、機器専用の制御言語または汎
用プログラム言語で表現されたコマンドおよび制御プロ
グラムを制御部で実行できる実行コードへ変換する。１
２０２は制御部で、コマンド解釈部１２０１で生成され
た実行コードをもとに機器挙動を決定する入力データを
生成する。１２０３は入出力処理部で、制御部１２０２
または外部の制御機器と挙動生成部１２０４間のデータ
の入出力を行うと共に、挙動生成部１２０４で生成され
た挙動データの外部への出力を行う。１２０４は挙動生
成部で、入出力処理部１２０３の入力データから内部の
挙動に関する情報に基づいて機器の挙動を決定し、結果
を入出力処理部１２０３へ出力する。１２０５は仮想機
器情報記憶部で、機器の形状情報，形状間の接続情報，
位置などの初期化情報，挙動生成処理の実行周期および
部品のサイズなどの挙動生成に必要なパラメータ情報，
挙動の内部状態データ，ポートなどの入出力に関する情
報，制御用のデバイス情報，制御プログラムといった機
器に関する情報を格納する。

【００１７】仮想機器１０の処理を示すフローチャート
を図２に示す。図２（ａ）に示すように、入出力処理部
１２０３の入出力データおよび機器の位置と姿勢データ
などを初期化し（ステップＳ１０１）、コマンド解釈部
１２０１に制御プログラムを入力する（ステップＳ１０
２）。コマンド解釈部１２０１は、制御プログラムを実
行コードに変換し、仮想機器情報記憶部１２０５へ格納
する。制御部１２０２は、入出力処理部１２０３から必
要な入力データを読み出し（ステップＳ１０３）、仮想
機器情報記憶部１２０５に格納された実行コードを実行
する（ステップＳ１０４）。そして、この実行の結果、
生成した制御入力データを入出力処理部１２０３へ出力
する（ステップＳ１０５）。挙動制御部１２０４は、ス
テップＳ１０５で生成された制御入力データをもとに、
挙動データの生成処理を行う（ステップＳ１０６）。こ
の挙動データの生成処理は図２（ｂ）に示すものであ
り、入出力処理部１２０３から制御入力データを読み出
し（ステップＳ１０７）、機器の挙動を数値計算や条件
判断などにより決定する（ステップＳ１０８）。そし
て、その結果を入出力処理部１２０３へ出力する（ステ
ップＳ１０９）。挙動生成部１２０４は、ステップＳ１
０７〜Ｓ１０９の処理を定期的にループ処理する。制御
部１２０２は、入出力部１２０３を介して挙動生成部１
２０４が出力した結果を読み出し（ステップＳ１０
３）、次の制御入力データを生成する。ここで、図２
（ａ）に示す制御部１２０２と図２（ｂ）に示す挙動生
成部１２０４の処理実行周期に関しては、仮想機器情報
記憶部１２０５に設定された実行周期に従って、独立に
実行してもよい。また、仮想機器１０と外部制御機器な
どのデータのやりとりは入出力処理部１２０３を介して
行う。なお、コマンド解釈部１２０１に制御プログラム
を入力して実行コードに変換するかわりに、あらかじめ
制御プログラムを実行コードに変換しておき、入出力処
理部１２０３を介して実行コードを仮想機器情報記憶部
１２０５へ格納することもできる。

【００１８】本実施の形態では上記のような構成および
処理手順により、実際の機器と同じ挙動を実現できる仮
想機器１０を用いる。以下、本実施の形態による制御プ
ログラム開発支援システムについて説明する。図３は制
御プログラム開発支援システムの構成を示すブロック図
である。図において、２０は入力手段、３０はシミュレ
ーション実行手段、４０はシミュレーション結果情報記
憶手段、５０はシミュレーション結果確認手段である。
また、通常シミュレーションを行う対象システムは複数
の機器で構成され、仮想機器１０は対象機器のそれぞれ
に対して備えている。

【００１９】入力手段２０は、シミュレーション実行手
段３０に対する制御コマンドを入力する場合には例えば
キーボードやポインティングデバイスなどであり、機器
に対する制御プログラムを入力する場合にはフロッピー
ディスクやハードディスクなどである。シミュレーショ
ン実行手段３０は、例えば計算機のプログラムで構成さ
れ、使用者の要求を解析して各手段を起動したり、各手
段で必要な情報の受け渡しを行う。シミュレーション結
果情報記憶手段４０はシミュレーション結果情報を格納
する記憶手段であり、例えばメモリやディスクである。
また、シミュレーション確認手段５０は機器の挙動を３
次元形状を用いたアニメーションで表示しうるＣＲＴな
どの表示手段である。

【００２０】ロボットやＭＣのような制御機器を持つ仮
想機器１０に対する制御プログラムを作成する時に、制
御命令に対する挙動を確認する方法について、図４およ
び図５を用いて説明する。図４は本システムにおける機
器制御プログラム開発における処理手順を示すフローチ
ャート、図５はシミュレーション結果確認手段５０であ
るＣＲＴに実際に表示される実行例である。まず、制御
プログラムを入力中に制御命令について調べたい場合、
使用者は入力手段２０において例えば制御命令に対する
ヘルプといったメニューを選択する。次に機器リストな
どから機器タイプを指定する（ステップＳ２１）。シミ
ュレーション実行手段３０は、入力された機器タイプの
仮想機器１０からその機器に関する機器に関する情報を
取り出し、その機器の３次元形状とその機器に対する制
御命令リストを図５（ａ）のように表示する（ステップ
Ｓ２２）。使用者は表示されている制御命令リストなど
から確認したい制御命令を選択して指定する（ステップ
Ｓ２３）。この選択に対し、従来のドキュメントに書か
れているような制御命令の説明と同時に制御命令の実行
指示方法を表示する（ステップＳ２４）。このとき、必
要に応じてパラメータの入力方法も表示する。使用者は
必要なパラメータを入力し、制御命令の実行を指示する
（ステップＳ２５）。図５に示す実行例では図５（ｂ）
で「ＤＯＯＲ＿ＯＰＥＮ」を選択して実行を指示してい
る。

【００２１】この実行の指令により、シミュレーション
実行手段３０は仮想機器１０を起動し、選択された制御
命令を受け渡す。仮想機器１０は、機器挙動を生成し、
その結果として３次元挙動データをシミュレーション実
行手段３０へ出力する。シミュレーション実行手段３０
は、この３次元挙動データを一旦シミュレーション結果
情報記憶手段４０へ出力し、シミュレーション結果確認
手段５０である表示手段に３次元形状を用いたアニメー
ションなどにより表示する（ステップＳ２６）。図５に
示す実行例では、図５（ｃ）のように制御命令「ＤＯＯ
Ｒ＿ＯＰＥＮ」による機器の３次元的な挙動を表示して
いる。

【００２２】使用者は、この表示によって制御命令に対
応する機器の挙動を具体的に視覚で理解し確認しなが
ら、機器制御プログラムを作成することができる。ま
た、シミュレーション結果情報記憶手段４０に記憶した
挙動データを使い、ステップＳ２２からステップＳ２６
を繰り返して複数の制御命令を逐次実行できるようにす
ることで、プログラムの一部をその場で確認することも
可能である。なお、制御プログラムを入力中に制御命令
について調べたい場合について述べたが、制御プログラ
ムを開発する前に制御命令の動作理解のために利用して
もよく、この場合にも視覚的に機器の動作を表すため、
従来よりも容易に機器の制御命令とこれに対する機器の
挙動を理解できる。また、内部の仮想の時計によって、
指定された制御命令による実際の機器の処理時間を知る
ことができる。また、本実施の形態で用いる仮想機器１
０は機器の挙動が理解できればよいため、実際の機器と
同じ時間スケールで実現する必要はないが、使用者が機
器の挙動の速さを実際に見たい場合には、実際と同じ時
間スケールで実現するように構成する。

【００２３】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２による制御プログラム開発支援システムについて説明
する。本実施の形態は、ロボットおよびＭＣのような制
御部を持つ機器単体に対する制御プログラムのデバッグ
における開発支援システムに関するものである。図６は
本実施の形態による開発支援システムの構成を示すブロ
ック図である。図において、２１はデバッグしようとす
る制御プログラムなどを入力する制御プログラム入力手
段であり、実際には実施の形態１における入力手段と同
様のものである。シミュレーション実行手段３１は、例
えば計算機のプログラムで構成され、使用者の要求を解
析して各手段を起動したり、各手段で必要な情報の受け
渡しを行う。また、６０はシミュレーション条件情報入
力手段で、機器動作のシミュレーションの初期条件や機
器の配置情報などを入力し、ここで生成した情報はシミ
ュレーション条件情報記憶手段７０に格納される。実際
にシミュレーションを行う場合、設備の配置や環境条件
をシミュレーション条件として入力することが必要であ
り、そのための手段が実施の形態１に追加されている。
なお、実施の形態１と同一符号は同一、または相当部分
を示す。

【００２４】本システムにおける機器制御プログラムの
デバッグにおける処理手順を示すフローチャートを図７
に示し、これに基づいてデバッグの処理手順を説明す
る。シミュレーション条件入力手段６０により、デバッ
グ対象の機器とその初期データなどを入力し、シミュレ
ーション条件情報記憶手段７０に格納する（ステップＳ
３１）。次に、制御プログラム入力手段２０で、入力対
象の機器を指定し、その制御プログラムを入力する（ス
テップＳ３２）。そこで、シミュレーション実行手段３
１は、シミュレーション条件情報記憶手段７０から情報
を取り出し、仮想機器１０に対して情報を受け渡し、起
動することによりシミュレーションを実行する（ステッ
プＳ３３）。

【００２５】仮想機器１０は、制御プログラムによる機
器挙動を生成し、その結果として３次元挙動データをシ
ミュレーション実行手段３１へ出力する。シミュレーシ
ョン実行手段３１は、この３次元挙動データを一旦シミ
ュレーション結果情報記憶手段４０へ出力し、シミュレ
ーション結果確認手段５０を用いて３次元形状を用いた
アニメーションなどにより表示する（ステップＳ３
４）。

【００２６】本実施の形態では仮想機器１０を用いて実
際の機器と同じ挙動を実現してシミュレーションを行
う。このため、使用者であるプログラム開発者は、実際
の機器を模擬する機器に対してその内部の挙動に関する
情報に関わることなく、また特別なデバック環境を形成
することなく、現実世界での処理と同じように動作する
シミュレーションによってデバッグできる。また、内部
の仮想の時計によって、指定された制御命令による実際
の機器の処理時間を知ることができる。またさらに、仮
想機器１０を用いて実際の機器と同じ時間スケールでそ
の挙動を実現すれば、処理時間に関しても精度よく制御
プログラムをシミュレートできる。さらに、３次元形状
を用いたアニメーションにより視覚的に表示されるの
で、使用者は開発中の制御プログラムの不良部分や不必
要な動作を視覚的に簡単に見つけることができる。

【００２７】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態
３による制御プログラム開発支援システムについて説明
する。本実施の形態は、制御機器が複数の機器を制御す
る場合の制御機器に対する制御プログラムのデバッグに
おける開発支援システムに関するものである。本実施の
形態における制御機器は、例えばＰＬＣ（Programmable
Logic Controller ）であり、ロボットやＭＣやコンベ
アなどの機器を制御する。図８は本実施の形態による開
発支援システムの構成を示すブロック図である。図にお
いて、シミュレーション実行手段３２は、実施の形態２
と同様、例えば計算機のプログラムで構成され、使用者
の要求を解析して各手段を起動したり、各手段で必要な
情報の受け渡しを行う。また、８０は入出力ポート情報
入力手段で、仮想機器１０および仮想制御機器１００に
格納された入出力ポート情報を関係付け、生成された入
出力ポートの対応関係情報を入出力ポート情報記憶手段
９０に格納する。入出力ポート情報記憶手段９０は、実
際の機器や制御機器と仮想機器１０や仮想制御機器１０
０の各機器間でのデータ入出力を行うために必要な情報
を格納しており、この情報は仮想機器１０および仮想制
御機器１００の入出力を行う際に必要である。また、１
００は仮想制御機器、１１０は機器仕様情報入力手段、
１２０は機器仕様情報記憶手段である。なお、実施の形
態１，２と同一符号は同一、または相当部分を示す。

【００２８】例えば、具体的にＰＬＣは、入出力デバイ
スとして、接点（入力としてＸ接点、出力としてはＹ接
点）と呼ばれるスイッチデバイスを持っている。そし
て、図９に示すように接点と各制御対象となる機器はケ
ーブルで接続され、このケーブルを介して、制御する機
器との情報のやり取りが行われる。

【００２９】ＰＬＣの各接点のオン／オフには機器のス
タート，ストップ、稼働中などの意味付けがなされてお
り、この一例を表１に示す。ＰＬＣ１００ａはロボット
１０ａに対して接点Ｙ11のオン／オフによってスタート
／ストップさせる。一方、ロボット１０ａは接点Ｘ11の
オン／オフによって稼働中か停止中かを出力する。ＰＬ
Ｃの制御プログラムは実行中にこれらの接点の状態を調
べ、その接点の状態変化に応じて順次制御処理を行う。

【００３０】

【表１】

【００３１】そこで、本実施の形態では制御プログラム
を開発するため、図８に示すように、ロボット，ＭＣ，
コンベアなどの複数の仮想機器１０と開発された制御プ
ログラムが入力されるＰＬＣなどの仮想制御機器１００
が含まれた構成となっており、上記と同様の情報のやり
取りを行う。

【００３２】本システムにおけるＰＬＣなどにおける機
器制御プログラムのデバッグの処理手順を示すフローチ
ャートを図１０に示し、これに基づいてデバッグの処理
手順を説明する。機器仕様情報入力手段１１０により、
制御機器のデバイスなどの仕様を機器仕様情報記憶手段
１２０に入力する（ステップＳ４１）。実際には例えば
ＰＬＣ１００ａの場合には図９に示すように、ロボット
１０ａとＭＣ１０ｂとコンベア１０ｃを制御する機器で
あることや、使用できる入出力デバイスサイズなどを入
力する。そして、シミュレーション条件入力手段６０に
より、機器の配置情報やどの制御機器と機器が仮想であ
るかの情報などを入力する（ステップＳ４２）。この実
施の形態では、すべての制御機器と機器が仮想機器であ
る場合について説明する。次に入出力ポート情報入力手
段８０で、機器仕様情報記憶手段１２０とシミュレーシ
ョン条件情報記憶手段７０に基づいて、使用する仮想機
器１０と仮想制御機器１００から入出力ポートに関する
情報を取り出し、使用者はそれらの情報から制御機器と
機器間の入出力ポートの対応関係を入力する（ステップ
Ｓ４３）。ここで入力する対応関係とは、上記の表１に
示す情報であり、これにより制御機器１００ａと機器１
０ａ，１０ｂ，１０ｃの間の入出力情報を知ることがで
きる。

【００３３】ステップＳ４４では制御プログラム入力手
段２１によって、制御プログラムを入力する対象機器を
指定し、仮想制御機器１００へ制御プログラムを入力す
る。これにより、開発中のＰＬＣ用の制御プログラムが
仮想ＰＬＣ１００ａに入力される。そして、シミュレー
ション実行手段３２により、シミュレーションを実行す
る（ステップＳ４５）。図１１は、このシミュレーショ
ンに主に関係するシミュレーション実行手段３２と仮想
機器１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、仮想制御機器１００ａの
具体的な構成を示すブロック図である。具体的にシミュ
レーション実行手段３２は、仮想機器１０であるロボッ
ト１０ａ，ＭＣ１０ｂ，コンベア１０ｃや、仮想制御機
器１００であるＰＬＣ１００ａを起動し実行することに
よりシミュレーションを行う。このとき、ＰＬＣ１００
ａまたはロボット１０ａ，ＭＣ１０ｂ，コンベア１０ｃ
からの出力情報を、表１の情報に基づいて仮想入出力デ
バイスに書き出す。この仮想入出力デバイスは実際には
シミュレーション実行手段３２の記憶領域に備えられて
いるものである。そして、シミュレーション実行手段３
２は入出力ポート情報記憶手段９０の情報に基づいて仮
想入出力デバイスの情報を、対応する仮想機器１０や仮
想制御機器１００に出力する。このようにして、入出力
ポート情報記憶手段９０から取り出した入出力ポートの
対応関係に基づいてＰＬＣ１００ａとロボット１０ａ，
ＭＣ１０ｂ，コンベア１０ｃ間で通信を行う。そして、
ＰＬＣ１００ａまたはロボット１０ａ，ＭＣ１０ｂ，コ
ンベア１０ｃは、制御プログラムによる機器挙動を生成
し、その結果として３次元挙動データをシミュレーショ
ン実行手段３２へ出力する。シミュレーション実行手段
３２は、この３次元挙動データを一旦シミュレーション
結果情報記憶手段４０へ出力し、シミュレーション結果
確認手段５０を用いて３次元のアニメーションなどによ
り表示する（ステップＳ４６）。その際シミュレーショ
ン実行手段３２は仮想機器１０または仮想制御機器１０
０の内部にある仮想の時計を参照して互いに同期をとり
ながら各仮想機器１０または仮想制御機器１００におけ
る処理を実行する。

【００３４】上記のように本実施の形態によれば、使用
者は実際の機器を使用する場合と同じ情報を設定するだ
けで、希望の組み合わせシステムのシミュレーションを
実行することができる。従来のシミュレーションに際し
てのように、機器や制御機器をセンサとアクチュエータ
の集合体で擬似的に表現したものでは、入力状態に対す
る出力状態の情報ユニットを使用者が設定する必要があ
り、特に複数の機器を制御する制御機器用のプログラム
開発においては設定が煩雑であった。これに対し、上記
のように制御機器と機器に対する各制御プログラムやシ
ミュレーション条件として各機器の初期化条件と配置情
報などの実際の機器を使用する場合と同じ情報を設定す
るだけでシミュレーションできるので、デバッグにおけ
る操作が簡単になる。さらに、機器や制御機器の動作の
設定にわずらわされることがないので、デバッグに集中
でき、プログラム開発の効率を上げることができる。

【００３５】また、エラー処理のデバッグを行う場合
に、使用者が各機器の状態を故意にエラー状態に設定す
る必要はない。つまり、仮想機器１０や仮想制御機器１
００は実際の機器や制御機器と同じ動作を行うため、エ
ラー状態を起こすのが比較的簡単である。例えばベルト
コンベアとセンサーで、ベルトコンベア上の部品が紛失
してセンサーが部品を感知しない場合のエラー処理を例
に取ると、ベルトコンベア上の部品を取り除くだけで、
簡単にエラーの状態を発生することができる。

【００３６】もちろん、本実施の形態でも、実施の形態
２と同様、３次元形状を用いたアニメーションにより視
覚的に表示されるので、使用者は開発中の制御プログラ
ムの不良部分や不必要な動作を視覚的に簡単に見つける
ことができる。また、仮想機器１０や仮想制御機器１０
０を用いて実際の機器および制御機器と同じ時間スケー
ルで実現してシミュレーションを行えば、処理時間に関
してもより精度よくプログラムをシミュレートできる。

【００３７】実施の形態４.実施の形態３では、設備は
すべて仮想制御機器や仮想機器であったが、図１２のよ
うに、実際の機器１３０や制御機器１４０を接続し、制
御機器は実際の制御機器１４０、ロボットやＭＣは仮想
機器１０の組み合わせの場合でも、シミュレーション条
件記憶手段７０と入出力ポート情報記憶手段９０に格納
された情報をもとに、シミュレーションが可能である。
また、逆に、制御機器は仮想制御機器１００、ロボット
やＭＣは実際の機器１３０の組み合わせの場合で、シミ
ュレーション条件記憶手段７０と入出力ポート情報記憶
手段９０に格納された情報を用い、また、上記処理を高
速な演算処理機器または並列処理手段のような高速処理
手段を用いることで、仮想制御機器１００から実際の機
器１３０を制御することが可能になる。このように、入
出力ポート情報記憶手段９０は、実際の機器１３０や制
御機器１４０および仮想機器１０や仮想制御機器１００
の各装置間でのデータ入出力を行うために必要な情報を
格納している。なお、本実施の形態における仮想機器１
０および仮想制御機器１００は、実際の機器１３０およ
び制御機器１４０と同じ挙動を同じ時間スケールで実現
するものである。

【００３８】図１３は、このシミュレーションに主に関
係するシミュレーション実行手段３２と機器１３０、制
御機器１４０、仮想機器１０、仮想制御機器１００の具
体的な構成を示すブロック図である。図において、実際
の機器１３０としてロボット１３０ａ，ＭＣ１３０ｂ，
コンベア１３０ｃ、制御機器１４０としてＰＬＣ１４０
ａが入出力デバイスを介して接続されており、仮想装置
であるロボット１０ａ，ＭＣ１０ｂ，コンベア１０ｃ，
ＰＬＣ１００ａにそれぞれ対応している。

【００３９】機器１３０と制御機器１４０、および仮想
機器１０と仮想制御機器１００とが混在する場合、入出
力ポート情報記憶手段９０はさらに実際の機器１０や制
御機器１００に対応する実際の入出力デバイスの情報を
持つ。そして、シミュレーション実行手段３２は、出力
対象が実際の機器１３０や制御機器１４０の場合、入出
力ポート情報記憶手段９０に格納された情報に基づい
て、仮想機器１０や仮想制御機器１００の入出力デバイ
スではなく実際の入出力デバイスを介して各機器へ出力
する。また、実際の機器１３０または制御機器１４０か
ら仮想機器１０または仮想制御機器１００に入力する場
合、シミュレーション実行手段３２が実際の入出力デバ
イスをチェックし、入出力ポート情報記憶手段９０に格
納された情報に基づいて、仮想機器１０または仮想制御
機器１００の入出力デバイスに入力された情報を書き込
む。シミュレーション実行手段３２は、周期的に仮想機
器１０または仮想制御機器１００の入出力デバイスの情
報変更をチェックし、対応する仮想機器１０または仮想
制御機器１００に情報を出力する。

【００４０】上記のようにオンラインで仮想制御機器１
００から実際の機器１３０を制御できることにより、実
際の機器１３０で使用される言語ではなく、シミュレー
ション用の制御プログラムを使用していた場合でも、そ
の制御プログラムを実際の機器の制御プログラムに変換
しその機器へプログラム入力する必要がなくなる。この
ため、プログラム変換やプログラム入力などの余分な作
業をすることなしに実際の機器への移行をスムーズに行
うことができ、制御プログラム完成時にはそのまま使用
できるので、制御プログラムデバッグの作業効率を上げ
ることができる。

【００４１】また、実際の機器や制御機器および仮想機
器や仮想制御機器をプログラム上で特別な区別をせずに
接続することができる。このため、制御プログラムの一
部分の実行に際しては実際の機器を制御し、制御プログ
ラムの他の部分の実行に際しては仮想機器を動かしてそ
の挙動を実際と同じ処理時間で３次元的に表示したり、
開発中などで実際の装置がない場合には、仮想装置を使
用するなど、自在に仮想装置と実際の装置を接続して、
効率よく制御プログラムをデバッグできる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、制御命令の入力を行う入力手段、入力信号に対し
て実際の機器と同じ挙動を行い出力信号を出力すると共
に、その挙動を３次元的に表示するための情報を出力す
る仮想機器、仮想機器から出力される情報に基づき、制
御命令による仮想機器の挙動を３次元的に表すための挙
動表示処理を行う処理手段、および処理手段の挙動表示
処理によって上記仮想機器の挙動を表示する表示手段を
備えたことにより、仮想機器の挙動は実際の機器の挙動
と同じであり、従来のデバッグのように使用者は機器の
処理に対する処理時間を設定する必要なく、処理時間も
正確に実現でき、また、制御プログラムの処理手順に対
する機器の挙動を視覚的に表し、誤りが見つけ易い機器
制御プログラムの開発支援装置が得られる効果がある。

【００４３】また、本発明の第２の構成によれば、制御
命令の入力を行う入力手段、入力信号に対して実際の機
器と同じ挙動を行い出力信号を出力すると共に、その挙
動を３次元的に表示するための情報を出力する仮想機
器、仮想機器から出力される情報に基づいて、仮想機器
の３次元形状の表示処理と，仮想機器に関する制御命令
のリスト処理と，制御命令の説明処理と，制御命令によ
る仮想機器の挙動を３次元的に表すための挙動表示処理
とを行う処理手段、および処理手段による結果のうち少
なくとも仮想機器の挙動を表示する表示手段を備えたこ
とにより、使用者は制御命令に対応する機器の挙動をそ
の場で試し、理解または確認することができる機器制御
プログラムの開発支援システムが得られる効果がある。

【００４４】また、本発明の第３の構成によれば、第１
または第２の構成において、入力信号に対して実際の制
御機器と同じ制御挙動を行なって機器を制御する仮想制
御機器を備え、入力手段で入力される制御命令は、仮想
制御機器に対する命令であることを特徴とすることによ
り、使用者は制御機器のプログラムを開発する際、制御
命令に対応する機器の挙動をその場で試し、理解または
確認することができる機器制御プログラムの開発支援シ
ステムが得られる効果がある。

【００４５】また、本発明の第４の構成によれば、３次
元形状，挙動，入出力に関する情報を有し実際の機器と
同じ挙動を行う仮想機器を用い、対象機器を入力するス
テップ、対象機器に対応する対象仮想機器の３次元形状
およびその対象機器に関する制御命令を表示するステッ
プ、表示された制御命令から所望の制御命令を選択指示
するステップ、選択された制御命令の説明を表示するス
テップ、実行指示入力により、選択された制御命令に対
する対象機器の挙動を３次元的に表示するステップを備
えたことにより、使用者は制御命令に対応する機器の挙
動をその場で試し、理解または確認することができる機
器制御プログラムの開発支援方法が得られる効果があ
る。

【００４６】また、本発明の第５の構成によれば、３次
元形状，挙動，入出力に関する情報を有し実際の機器と
同じ挙動を行う仮想機器を用い、制御プログラムを入力
するステップ、制御プログラムの処理手順に従って上記
仮想機器の挙動を３次元的に表示するステップを備えた
ことにより、仮想機器の挙動は実際の機器の挙動と同じ
であり、従来のデバッグのように使用者は機器の処理に
対する処理時間を設定する必要なく、処理時間も正確に
実現でき、また、制御プログラムの処理手順に対する機
器の挙動を視覚的に表し、誤りが見つけ易い機器制御プ
ログラムの開発支援方法が得られる効果がある。

【００４７】また、本発明の第６の構成によれば、３次
元形状，挙動，入出力に関する情報を有し実際の機器と
同じ挙動を同じ時間スケールで行う仮想機器を用い、制
御プログラムを入力するステップ、制御プログラムの処
理手順に従い、制御プログラムの一部分の実行に際して
は実際の機器を制御し、制御プログラムの他の部分の実
行に際しては仮想機器の挙動を３次元的に表示するステ
ップを備えたことにより、自在に仮想装置と実際の装置
を接続して、効率よく制御プログラムをデバッグできる
機器制御プログラムの開発支援方法が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる仮想機器の構成例を示すブロ
ック図である。

【図２】 仮想機器における処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】 本発明の実施の形態１による制御プログラム
開発支援システムの構成を示すブロック図である。

【図４】 実施の形態１による開発支援システムの処理
手順を示すフローチャートである。

【図５】 実施の形態１に係わり、制御命令に対応する
機器の挙動を示す実行例を説明するための説明図であ
る。

【図６】 本発明の実施の形態２による制御プログラム
開発支援システムの構成を示すブロック図である。

【図７】 実施の形態２による開発支援システムの処理
手順を示すフローチャートである。

【図８】 本発明の実施の形態３による制御プログラム
開発支援システムの構成を示すブロック図である。

【図９】 実施の形態３に係わる制御機器と機器の構成
例を示すブロック図である。

【図１０】 実施の形態３による機器制御プログラムの
デバッグの処理手順を示すフローチャートである。

【図１１】 実施の形態３に係わるシミュレーションに
主に関係するシミュレーション実行手段と仮想機器、仮
想制御機器の具体的な構成を示すブロック図である。

【図１２】 本発明の実施の形態４による制御プログラ
ム開発支援システムの構成を示すブロック図である。

【図１３】 実施の形態４に係わるシミュレーションに
主に関係するシミュレーション実行手段と機器、仮想機
器、機器、制御機器の具体的な構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】 従来の制御プログラムの開発支援装置の構
成を示すブロック図である。

【図１５】 従来のシミュレーション装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ 仮想機器、２０，２１ 入力手段、３０，３１，
３２ シミュレーション実行手段、４０ シミュレーシ
ョン結果情報記憶手段、５０ シミュレーション結果確
認手段、６０ シミュレーション条件情報入力手段、７
０ シミュレーション条件情報記憶手段、８０ 入出力
ポート情報入力手段、９０ 入出力ポート情報記憶手
段、１００ 仮想制御機器、１１０ 機器仕様情報入力
手段、１２０ 機器仕様情報記憶手段、１３０ 機器、
１４０ 制御機器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御命令の入力を行う入力手段、入力信
   号に対して実際の機器と同じ挙動を行い出力信号を出力
   すると共に、その挙動を３次元的に表示するための情報
   を出力する仮想機器、上記仮想機器から出力される情報
   に基づき、上記制御命令による仮想機器の挙動を３次元
   的に表すための挙動表示処理を行う処理手段、および上
   記処理手段の挙動表示処理によって上記仮想機器の挙動
   を表示する表示手段を備えたことを特徴とする機器制御
   プログラムの開発支援システム。
2. 【請求項２】 制御命令の入力を行う入力手段、入力信
   号に対して実際の機器と同じ挙動を行い出力信号を出力
   すると共に、その挙動を３次元的に表示するための情報
   を出力する仮想機器、上記仮想機器から出力される情報
   に基づいて、上記仮想機器の３次元形状の表示処理と，
   上記仮想機器に関する制御命令のリスト処理と，上記制
   御命令の説明処理と，上記制御命令による仮想機器の挙
   動を３次元的に表すための挙動表示処理とを行う処理手
   段、および上記処理手段による結果のうち少なくとも上
   記仮想機器の挙動を表示する表示手段を備えたことを特
   徴とする機器制御プログラムの開発支援システム。
3. 【請求項３】 入力信号に対して実際の制御機器と同じ
   制御挙動を行なって機器を制御する仮想制御機器を備
   え、入力手段で入力される制御命令は、上記仮想制御機
   器に対する命令であることを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の機器制御プログラムの開発支援システ
   ム。
4. 【請求項４】 ３次元形状，挙動，入出力に関する情報
   を有し実際の機器と同じ挙動を行う仮想機器を用い、対
   象機器を入力するステップ、上記対象機器に対応する対
   象仮想機器の３次元形状およびその対象機器に関する制
   御命令を表示するステップ、表示された制御命令から所
   望の制御命令を選択指示するステップ、選択された制御
   命令の説明を表示するステップ、実行指示入力により、
   上記選択された制御命令に対する上記対象機器の挙動を
   ３次元的に表示するステップを備えたことを特徴とする
   機器制御プログラムの開発支援方法。
5. 【請求項５】 ３次元形状，挙動，入出力に関する情報
   を有し実際の機器と同じ挙動を行う仮想機器を用い、制
   御プログラムを入力するステップ、上記制御プログラム
   の処理手順に従って上記仮想機器の挙動を３次元的に表
   示するステップを備えたことを特徴とする機器制御プロ
   グラムの開発支援方法。
6. 【請求項６】 ３次元形状，挙動，入出力に関する情報
   を有し実際の機器と同じ挙動を同じ時間スケールで行う
   仮想機器を用い、制御プログラムを入力するステップ、
   上記制御プログラムの処理手順に従い、上記制御プログ
   ラムの一部分の実行に際しては実際の機器を制御し、上
   記制御プログラムの他の部分の実行に際しては上記仮想
   機器の挙動を３次元的に表示するステップを備えたこと
   を特徴とする機器制御プログラムの開発支援方法。