JPS58158709A - プログラマブルコントロ−ラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マーク７０−グラフを用めたプログラマゾ
ルコントローラ（シーケンスコントローラ）に関する。

機械生産システムはしはしは不連続生産システムと呼ば
れるが、このように不連続の名があるのは被加工品が生
産工程の各段階を顔に進みながら各段階固有の操作（加
工、搬送、検査、組立て等うを受けるが、その際必らず
各工程の切れ目を通過し、次の工程に移るとｂう不連続
性が本質的にあるからである。このようなシステムの中
では、たとえばある工程で加工中という状況にあるとし
て、これは加工終Ｔという事象の発生によって途切れ、
続いてアンローディングと匹う新しい状況に移る。

このよう忙、状況と事象の交互の接続で活動しているシ
ステムを不連続システムと呼ぶ。かかる不連続システム
は社会の営みの中にも多く存在するが、生産システムで
は特にシーケンス制御が関与び物の流れが存在するが、
シーケンス制御Ｍ］Ｆｉ制御の流れに対応するものであ
るといえる。

上述の如きシーケンス制御においては、従来より１ラム
形シーケンサが用いられてきたが１久性やプログラムの
変更などで多くの問題があシ、純プログラム制御形のシ
ーケンス制御しか実物できな＾尋と−った欠点があった
。また、ビンボーｒ形シーケンサも従来よシ広く用−ら
れてきたが、ハードウェア的に冗長な部分が多く、ハー
ドウェアとしては知模が大きくなると共に、複雑な＃Ｐ
理や内部メモリなどを表埼するのにｈａしていないなど
とｂつた欠点があった。さらに、コンピュータによる汎
用シーケンス制御も出埃しているが、プログラムが複雑
であり、高価であるといった欠点がある。

このような状況から提案されてきたのがプログラマゾル
コントローラである。このプログラマゾルコントローラ
は、コンピュータ技ｗ＃全導入してシーケンス制御の問
題点であったシーケンス制御の汎用化を実増し、さらに
はもつと使オリなシーケンス制御会！を提供しようとい
うものであり、ソフトウェア及びハードウェア面に工夫
をこらして、コンピュータの知１１！に乏しい人でも手
軽に取扱えるようにしたものである。しかして、従来の
プログラマゾルコントローラに、プログラムの変更を容
易にするためにインタプリタ形式を用いているが、その
翻訳作業のために処理迷電が遅いといった欠点がある。

また、処理を高速にするためＩＣ：１ン／々イル形式を
用いると、プログラムの変更が煩雑になるといった欠点
がある。

よって、この発明の目的は上述の如き問題点。

欠点のないプログラマゾルコントローラを提供スること
Ｋあり、この発明ではマーク７Ｃ：１−グラフを用いて
コントローラ構成及びプログラム入力の簡易化を図って
いる。

以下にこの発明を説明する。

先ず、この発明が前提としているマーク７０−グラフに
ついて説明する。

不連続システムとしての生産システムを設計して合目的
的に制御するには、システムを表現する手段あるいは道
具が非常に重要になるが、その手段としては、 （１）　　不連続システムの性質を全て表現できるもの
であること。

（２）　　概念的なレベルから詳細なレベルまで、その
表現が対応できること。

（３）当事者間の情報交換に有効であること。

（４）　　システムの解析、設計に有効であること。

の条件が望まれる。マークフローグラフはこれら条件（
１）〜（４）を満足する本のであり、次の要素から構成
されている。すなわち、状況を表現するものとして第１
図のｂ　〜ｂ、に示すようなボックスを用い、事象を表
現するものとして同図ｔ、〜１ｓに示すようなトランジ
ションを用いる。啼た。状況す、〜ｂ４と事象ｔ、〜ｔ
、の接続関係を示すものとして第１図のｄ、〜’ｔｔに
示すような方向枝を用い、現在保持されている状況（ｂ
）を示すものとしてマークｍを用いる。なお、第１ＪＫ
示すようにボックス（ｂ）とトランジション（１）とは
必らず交互に方向枝（ｄ）で接続され、ボックス（ｂ）
及びトランジション（ｔ）Ｋ出入する方向枝（４）の数
には制限にない、また、第２図は１コンフリクトｌを含
むマークフローグラフの例を示すものであるが、′コン
フリクトＩはある状況の萼り変わりが複数個の事象に関
係し、これらの発生の早遅によって異なる状況になるこ
とをいう。

次に、事象（トランジション）の発生と状況（ボックス
）の移り変わりに対応するマーク７０−グラフ上の規則
を説明する。

あるトランジションの入力１１１にマークの入らないボ
ックスがなく、かつ出力＠にマークの入ったボックスが
ない場曾、そのトランジションを可点弧と言い、可点弧
であるトランジションに外部から点弧の許可が加わり、
かつ点弧の抑止が解除されればそのトランジションに点
弧が発生するとする。これは事象の発生に相当するもの
である。なお１点弧は無限小時間内で発生す不ので、複
数のトランジションが同時に点弧することはない、また
、点弧によりそのトランジションの入力側の全てのボッ
クスのマークは消滅し、出力側の全てのボックスにマー
クが発生する。すなわち、＃４１図では現在トランジシ
ョンｔ、が町点弧であるが、トランジション１．．１．
の順で点弧した後、トランジションｔ、、ｔ４ａそれぞ
れ独立に点弧するので、この間に優先の順序はない、つ
まり、トランジション１．．１４で並行動作が行なわれ
ていることを示しており、トランジションｔ　及びｔ４
の暴 点弧の後はトランジショｙｔ、が可点弧となり、この点
弧でもとのボックスｂ４に、マークｍが戻る。

ｔた、＃！２図ではトランジションｔ、の点弧の優、ボ
ックスｂ、にマークｍが入るとトランジションｔ２〜ｔ
４はいずれも可点弧となる。トランジションは同時に点
弧出来ないので、トランジションｔ。

またはｔ４のいずれかが点弧することになる。このよ５
に、一方の点弧によって他方が非再点弧となる関係にあ
るトランジションを互いにコンフリクトであるといい、
Ｉツクスｂ　またはｂ４のように、複数の入力ＩＩ普た
は出力側の方向枝を持つものをコンフリクトボックスと
いう。

このコンフリクトボックスに＊ａされたトランジション
のうち、複数のトランジションが可点弧な場會、可点弧
なトランジションのうちの１つのみが点弧することが出
来、１つが点弧すれば侮のトランジションは非可点弧と
なる。

また、マークフローグラフにおいては、点弧によるマー
クの遷移が起ってもボックス内のマークの数はたかだか
１個である。これはマークフローグラフが本質的にセー
フであることを示すものであり、マークの数が「０」か
「１」であるので論理的取扱いに有利である。このこと
から、マーク７０−グラフはシーケンス制御に有効であ
ることがわかる。

実際のシーケンス制御においては、点弧につき具体的な
点弧許可１鹿弧抑止を考慮する必要があり、これはたと
えば第３図に示すように許可ゲートに％、ｘ−及び抑止
ゲート・４を付加すれば良い。

これらゲートにはコントローラの外部からの信号、すな
わちコントローラへの入力信号あるいはボックス変数が
印加されることＫなる。また、ボックスに外部への出力
あるいはコントローラの内部の状況を示す本のとなる。

この場合、ｌツクスＢ。

についてのゼツクス変数ｔｌ−ｂ１トランジ７ヨンＴ　
についてのトランジＺ！ｉｉｙ変数を１５．　　抑止ゲ
ート４たけ許可ゲートのゲート信号をｘｋで表わし、マ
ークがある場合、ｂｉ＝’ｌ’、存在しない場合を′Ｏ
Ｎとし、点弧の場合をｔ、　二％　１　＃とする。

これＫよるとたとえば第３因でのトランジション１１，
１．の点弧を示す点弧条件は で表わすことができ、条件が′１′となったとき点弧が
起こるとする。

さて、上述のようなマークフローグラフを、マークフロ
ーグラフの原理を応用したプログラマグルコントローラ
のプログラムＫｊｌ用するに当り、第４肉に示すような
マークラローグラフを次の表１〜表３に示すよりな＊ｌ
ｉＪ！関係表、ゲート条件表、アービタ表で記述する。

表１ 表２ 表３ ここに、接続関係表（表１）にトランジションを中心に
考え、そのトランジションに接続されているｌツクス番
号を入力側、出力側の区別をつけて表にしたものである
。１１号が正の場合は、そのｌツクスがそのトランジシ
ョンの出力＠に接続されていることを表わし、負の場合
は入力費に接瞠貞れていることを表わしている。ゲート
条件も同様にして、ゲート条件表（表２）で表現する。

これもトランジション中心に考え、そのトランジション
へのゲート枝の番号を表にしたものである。

ただし、内部ゲートの場合はＢ、外部ゲートはＥを番号
の前につけ、更に抑止ゲートの場合は負号をつける。ま
た、コンフリタトボックスでにアービタ（調停止１１能
）の調停が必要である。アービタが胛停すべきトランジ
ションの番号、すなわち互いに親会するトランジション
の１＃号を表にしたアービタ表（表３）を作為、このよ
うな形式をとると、グラフとの対応も良く、人間が取扱
う場合でも分り易いので、入力や変更が容易である。

上述のようなマークフローグラフの原理を応用したプロ
グラマゾルコントローラの処理動作に、第５図のフロー
チャートのようになる。すなわち、先ず各トランジショ
ンの点弧条件をテストしくステップ８１０）、次いで了
−ビタによる調停を行ない（ステップ８３０）、最後に
点弧条件が１′のトランジションの点弧を行なってマー
クの遷移を実行する（ステップ５４０）、しかして、こ
の発明でに処理を高速に行なうために、内部での清報は
次のような形としている。すなわち、接続関係表及びゲ
ート条件表においてｔ−ＺＳラックス号や外部ゲート番
号で框なく、それぞれに対応するラッチの番号を表にし
て格納するようＫしており、アービタ表においても同様
であり、トランジション番号ではなくトランジションの
可点弧または非再点弧の情報金記憶するメモリの番地を
表として用いる。

以下、詳細な説明を具体的な例によって行なう。

接続表およびゲート表は第６１ＶＫ示すように、　１つ
のトランジションに対して４８バイトのメモリエリアを
Ｊｌ保している。このうち先頭の１／々イトは。

そのトランジションが使用されているか否かを示すもの
で、未使用ならば１０′を書込むようＫする。そして、
これ以降２ノ９イトずつゲックス番考や外部ゲート番号
に対応するラッチの番地を格納し、その順番は入力＠ゲ
ックス、出カＩＩＩボックス、許可ゲート、抑止ゲート
の順である。この例では入力俸ゴツクスに８バイト、出
カ仙ボックスに４・々イト、軒町ゲートに６／々イト、
抑止ゲートに６ノ々イトを予定し、各ブロックの区切り
部分＋ｃＨ２ノ９イトの１０′を書込んでブロックの識
別を行なうようにしている＊ｆｙ＝、アービタ表に１つ
のアービタ当り１６ノ々イトを確保しており、このうち
の先頭のｌ　Ａイトはダイングで、今回何番目のトラン
ジションから割当てるかを記憶させるようにしている。

そして、これ以降２／々イトずつトランジション情報を
記憶しているメモリの季地金格納するようにし、最後の
トランジションのｔ＊Ｋ［’　０　’を２）々イト書込
んで終了を示すよう処している。

この様子を第７−に示す。

さらに、＠８図に示すトランジション情報記憶表はトラ
ンジション（Ｔ、〜Ｔ、、）が可点弧か非再点弧かを記
憶する表で、１つのトランジションに１／＃イトずつか
つ番地は１つおきＫＲ１保するようにしている。しかし
て、町点弧な時はビット７＝１１′、非再点弧な時はビ
ット７−％Ｏｌを格納するようにし、ビット６〜ビツト
ｏは％１′としてシ〈６さらに、この発明では処理の高
速化のため、Ｗｃ続表の各トランジションの先頭番地お
よびアービタ表の各アービタの先頭番地を表にしておく
、そして、各番地は２ノ饗イトずつでＴＩ、Ｔ２゜Ｔ３
．・・・・・・Ｔａ２．ＡＩ　、Ａ２　、・川・・Ａ１
６の順番に韮べている。なお、この先晴番地の表はトラ
ンジション情報記憶表のＩＬｆｉｋに黄くようにしてい
る。また、接続表、ゲート表の区切りとアービタ表の終
了検出のためにＯ○００番地に（００）、、を格納し、
マークフローグラフで使用しているトランジション番号
の最大値の記憶にｌノセイト、アービタ番号１□ の最大値の記憶に１バイトを使用するよ５ＪＣしている
。

点弧条件のテストに先立ち、先ず外部ゲート信号をラッ
チし、−走査内でゲート桑件が変化しても誤動作を生じ
ないようＫする。そして、この優に接続関係表及びゲー
ト東件表を用いて点弧条件が成立しているか否かをテス
トするが、この詳細を第９肉に示して説明する。すなわ
ち、各トランジションの点弧条件のテストは先ずトラン
ジションが使用されているか否かを判断しくステップ５
１１）、使用されている場合には入力＠ゼツクスが有る
か否かを判断する（ステップ５１２）、そして、入力＠
ダツクスがあゐ場合には入力＠ゼツクスの全てにマーク
があるか否かを判断しくステップ５１３）、全てにマー
クがある場合には出カーｌツクスが育るか否かを判断し
くステップ８１４）、出力側ゲツクスが膚る場合には出
力側ｌツクスの全てにマークが無いか否かを判断する（
ステップ８１５）。

しかして、出力＠−ツクスの全てにマークが無い場合に
は、許可ゲートがあるか否かを判断しくステップ８１６
）、許可ゲートがある場合には軒町ゲートが全て１１１
であるか否かを判断する（ステップ８１７）、許可ゲー
トが全て１１′である場合にはさらに抑止ゲートがある
か否かを判断しくステップ８１８）、抑止ゲートがある
場合にはその抑止ゲートの全てが％□ｌであるか否かを
判断する（ステップ８１９）＠Ｌかして、抑止ゲートの
全てが％Ｏ１である場合にはこのトランジシヨンは町点
弧であるので、次のトランジションのテストへ進むこと
になる（ステップ８２０）、なお、上記各処理ステップ
において、トランジションが使用されていない場合、入
力側にマークのないダツクスがある場合、出力側にマー
クのあるｌツクスのある場合など可点弧東件が揃わない
場合、許可ゲートに１１′でないものがある場合、抑止
ゲートに１（）Ｉでないものがある場合にはいずれもこ
のトランジションは町点弧でにないと判断する（ステッ
プ５２１）。ｔた、入力側ゼツクスがない場合、出力＠
ｙｙツクスがない場合、許可ダートがない場合、抑止ゲ
ートがない場合にはいずれも次のステップへ進むように
なっている。この第９図のトランジションのテストの様
子を更に詳細に示すと第１０図のような７０チヤートと
なる。

上述の如く各トランジションの点弧条件が全てテストさ
れると１次のアービタによる胛停処理に移るが、このア
ービタによるｐ停の処理Ｈ１ｌｌｌ１図に示すようＫな
っている。すなわち、互いにコンフリクトであるトラン
ジションのうち町点弧なものがあるか否かを判断しくス
テップ５ａｉ）、可点弧なトランジシヨンがある場合に
はポインタで指示されたトランジションが町点弧である
か否かを判断する（ステップ８３２）、そして、このト
ランジションが町点弧である場合にはＩイ／りで示され
たトランジション以外のトランジションを非再点弧とす
ると共に（ステップ８３４）　、次のコンフリクトボッ
クスの調停へ進む、しかして、互いにコンフリクトであ
るトランジションのうち町点弧のものがない場合には次
のコンフリクトボックスノ調停を行ない、ポインタで指
示されたトランジションが町点弧でない場合にはポイン
タを次のトランジションへ進め（ステップ８３３）、こ
のポインタで指示されたトランジションが町点弧である
か否かを判断することになる。

このようにして全てのコンフリクトボックスの調停をア
ービタによって調停した後、可点弧トランジクヨンの点
弧を行なうが（ステップ８４０）、この詳細を第１２図
に示して説明する。

すなわち、先ずこのトランジションが町点弧で　　−あ
るか否かを判断しく、Ｘテップ８４１　）　、町点弧で
ある場合Ｋｌ−ｊｌ−側の全ての〆ツクスのマークを消
去しくステップ８４２）、出力側の全てのボックスにマ
ークを生起系せ（ステップ８４３　）　、次のトランジ
ションの点弧動作に進む。しかして、該当のトランジシ
ョンが町点弧でない場合には１次のトランジションの町
点弧動作に進むことＫなる。

以上のようにこの発明のプログラマプルコントローラに
よれば、接続関係やゲート条件をボックスやゲートに対
応する番地の表にしであることから、Ｌｑｋ件の１つの
テストに要する時間ハ８．０μ秒。

マークの生起又は消滅に要する時間はボックス１つ当り
９．０μ秒となる。また、条件が１つでも不成立となる
と、厘ちに非再点弧と判断するようＫしているので、全
部の条件をテストするのは町点弧の場合のみとなる。こ
のため、処理連間が一段と高速化されることになぁ、一
方、ゾログラムの変更は賃−クツローグラフの変更に基
づめで１表の一部を書き変えればよりので極めて簡単で
あり、アービタ轡能を有するため、コンフリクトボック
スにお９ても娯動作がなく、点弧権も平等に分配される
ことくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４１５１ｉＪはそれぞれこの発明の前提とな
るマークフローグラフを説明するための図、ｙ４５図は
この発明の処理ステップを示すフローチャート、第６図
〜第８Ｗ！Ｊはそれぞれこの発明のメモリーの状態を示
す図、第９図〜′ｌＩ４１２１Ｈはそれぞれ哨５図のフ
ローチャートの詳細な処理ステップを示す図である。 ｔ、〜ｔ４・・・トランジション、ｂ、〜ｂ４・・・ボ
ックス、ｄ、〜ｄ１．・・・方向枝、ｍ”−マーり。 第　ｌ　＠ 第　３　図 ４６　図 第　７　図 互いｌニコン７リクトｒＪトランジシｊン〆６バイト 第　２　図 第　４　図 ヨロロロロー−−一一−−ヨ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａｌ　　シーケンス制御系を、状況を表相するボック
   スと、事象を表伊するトランジションと、’ｆｍｉｔ状
   況及び事象の接続関係を表伊する方向板と、均在保持さ
   れて匹る状況を示すマーク金柑いたマークフローグラフ
   で記述し。 （ｂｌ　　前記トランジションの入力側にマークの入ら
   ないボックスがなく、かつ出力９ＪＡＫマークの入った
   ボックスがない場合を再点弧と定義し２、再点弧である
   トランジションに外部から点弧の許可が加わり、かつ点
   弧の抑止が解除されれは点弧が発生すると共に、前記点
   弧により当該トランジションの入力側全てのボックスの
   マークは消滅し、かつ出力側の全てのボックスにマーク
   が発生すると定義し、 （ｃ）　　同一のボックスの出力側に接続されるトラン
   ジション群本しくけ同一ボックスの入力側に接続される
   トランジション群を互いにコンフリクトと定義し、 （ａｌ　　／ツクスにはたかだかマークが１個しか入ら
   ないことから、マークの１有Ｉｔ−内部メモリ又は出力
   信号用メモリで％１＃、％無′を１０′に対応させ、さ
   らに許可ゲート、抑止ゲートのための信号を入力信号用
   一時メモリ、あるいはぎツクスに対応する前記メモリか
   らの′０′　。 １１′の信号とし、 （ｅｌ　　Ｆｌｌ記（ａｔ〜（ｃｌの前提榮件ｔ４とに
   、（１）トランジションの使用の有無、使用トランジシ
   ョンについては当該トランジションの入力側ボックスの
   有無、入力＠ゼツクス内のマークの有無、出力１１１１
   　／ツクスの有無、出力仰１ゼツクス内のマークの有無
   、許可ゲートの有無及び条件、抑止ゲートの有無及び条
   件より前記各トランジションの点弧発生の可否をテスト
   し、 （Ｍｌ　　特に互いにコンフリクトであるトランジシコ
   ン群については当しトランジション群中、再点弧な本の
   が有る場合にはポインタで指示され九トランジションの
   点弧発生の可否を判断し、それが可である場合ＫＦｉ前
   記ポインタで示されたトランジション以外のトランジシ
   ョンを非再点弧とし、それが否である場合には前記ポイ
   ンタを次の再点弧なトランジションに移し、上述と同様
   な点弧発生の可否の判断と処理を行なう調停ｔ−調調停
   機能上り行ない、 （ｍ）　　上述の判定の結果１点弧発生可のトランジシ
   ョン全てにつｂて、その入力側の全てのゼツクスのマー
   クを消去し、出力側の全ての〆ツクスにマークを発生さ
   せ、 （ｆ＋　　前記ステップ−１によりシーケンス制御系を
   プ行なうようにしたことを特徴とするプログラマゾルコ
   ントローラ。