JPS62224804A - シ−ケンス制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプログラマブル・コントローラの制御方法に係
り、特に、サーボモータのような連続量の制御をも行う
コントローラのシーケンス制御方法に関する。

〔従来の技術〕

サーボモータをシステム的に制御するため、従来１例え
ばプログラマブルコントローラと位置制御ユニットが用
いら九る。このプログラマブルコントローラはリレーシ
ンボルを表わすラダー図によってプログラム記述し、サ
ーボモータを用いる機械の特性に合わせた制御を行って
いる。ところで最近、コントローラ用のプログラムをわ
かりやすく記述するため、制御の流れに着目した制御方
法が検討されている。この−例として、計測自動制御学
会論文集２０．９　（昭５９年９月）第８４４頁から第
８５１頁に記載されているように、ペトリネットを応用
したものがある。これによると、制御を動作の要素にわ
け、その流れに沿って要素を結びつけて表わすので、シ
ステム制御の流れがよくわかる。この方法では、動作中
の要素だけを取出し、それに着目して制御を行えるので
、従来のラダー図の場合のように記述されたプログラム
全部をスキャンして制御する場合と比較して高速に制御
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の記述方法によってプログラミング
したコントローラにより、サーボモータのような連続量
制御系に制御指令を出そうとすると、その起動や運転中
のデータの変更に時間がかかり、動作遅れが生じる問題
がある。

本発明は前記問題点に対してなされたもので。

その目的とするところは、サーボモータのような連続量
制御系に起動、運転条件の変更を時間遅れを少なくし、
動作遅れの少ないコントローラのシーケンス制御方法を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的はコントローラで動作要素を順序に処理を行う
場合、新たな動作要素が実行できるようになったとき、
これを優先して処理することにより達成される。

〔作用〕

ある動作要素の動作が終り、次に遷移が行われるとき、
遷移後の動作要素が判定できる。これを新たな動作要素
として処理するような制御を取入れることができるので
、優先処理が実行できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明が適用されるコントローラの一構成例を
示す。第１図において、サーボモータ１の軸にはその回
転速度を検出するための速度検出器２とその回転位置に
応じたパルスを発生するエンコーダ３が接続される。エ
ンコーダ３の出力はカウンタ１１に入力される。カウン
タ１１ではエンコーダ３からのパルス信号を数え、サー
ボモータ１の回転位置を演算する。カウンタ１１の出力
はコントローラ１２に入力される。また、スイッチ４の
オン、オフ信号はコントローラ１２に入力され、コント
ローラ１２からのオン、オフ信号はリレー５に入力され
る。なお、ここではモータ１゜スイッチ４．リレー５は
１組だけ示したが、コントローラ１２を適用するシステ
ムの構成に応じて必要な数だけ用意する。また、図示は
しないがコントローラ１２はマイクロプロセッサやメモ
リからなり、制御はマイクロプロセッサで実行される健
コントローラ１２へはプログラミングツール１３からモ
ータ１．スイッチ４．リレー５をどのように制御するか
コントローラ１２を適用するシステム構成に応じて入力
する。コントローラ１２はプログラミングツールからの
指令に従って、スイッチ４からの情報を基に、リレー５
をオン、オフし、さらにサーボモータ１を制御する。サ
ーボモータ１を位置制御を行うとき、コントローラには
決められた位置指令に対してカウンタ１１からの現在位
置との偏差をとり、それに比例した信号を速度指令信号
としてディジタル・アナログ変換器（以後Ｄ／Ａ変換器
と称する）１４に出力する。

Ｄ／Ａ変換器１４はコントローラ１２からの信号をアナ
ログに変換し、サーボアンプ１５に出力する。サーボア
ンプ１５はＤ／Ａ変換器１４からの速度信号を基に、速
度検出器２からの速度検出信号が一致するように動作し
、サーボモータ１を駆動する。

次に、このコントローラ１２により制御される装置の一
例を第２図に示す。この装置はコンベア５１によって運
ばれてきた加工物５６をアーム５２とハンド５５からな
る移載機によって加工機５３にセットするものである。

コンベア５１はリレーにより起動、停止され、近接セン
サ５４はスイッチの役割をする。また、アーム５２には
サーボモータが組込まれており、ハンド５５はリレーに
よって動作し、オンで加工物５６を掴むことができる。

さらに、加工機５３にはコントローラ１２から準備指令
信号、加工開始信号が出力される。

コントローラ１２で制御を行う第２図に示す装置の動作
を第３図に示す。第３図は前述したように、制御全体を
動作要素に分け、そして、その流れとして動作順序を表
わしている。まず、近接センサ５４によって加工物５６
が移載機５７の下に到着したことを検知し、コンベア５
１をオフする（処理１０１）。コンベア５１がオフされ
るとアーム５２は起動・加速され（処理１０２）、また
ハンド５５がオンされ（処理１０５）、コントローラ１
２のタイマーに５秒がセットされる（処理１０６）。こ
のように、処理１０１の動作が終ると処理１０２，１０
５，１０６はほぼ同時に起動される。次にアーム５２の
加速が終了すると、アーム５２は一定速度で運転する（
処理１０３）。

そして、アーム５２が所定位置まで回転すると、アーム
５２を減速し、加工機５３の所定位置に位置決めをする
（処理１０４）、一方、タイマーにセットした５秒が経
過すると、加工機５３に加工の準備信号を出す（処理１
０７）。こうして、処理１０５によって出されたハンド
５５のオンの動作は完了しているが、こうして、（１０
４）によってアーム５２の位置決めが完了し、（１０７
）によって加工機５３に準備信号が出されると、ハンド
５５をオフし、加工物を離す（処理１０８）。

これが終了すると、アーム５２をコンベア５１上に戻す
（処理１０９）。これと同時に、加工機５３に加工開始
信号を送る（処理１１０）。処理１０１〜１１０などが
本明細書でいう動作要素となる。

以上のように、コントローラ１２では順序動作（処理１
０６〜１０７など）、並列動作（処理１０２．１０５，
１０６など）、また、サーボモータの連続して処理され
るべき制御（処理１０２〜１０４など）を行っている。

なお、このような制御を行うための動作フローは第３図
のように記述しなくてももつと別の方法で記述してもよ
い。

これを実行するためのコントローラ１２における制御フ
ロートチャートを第４図に示す。制御上の実行テーブル
には実行中の動作要素が、新実行テーブルには新たに実
行すべき動作要素が登録される。第４図に示すように、
まず、実行状態にある動作要素をそれが登録しであるテ
ーブル（実行テーブル）より取出す（処理２０１）。次
に、その要素の命令を実行する（処理２０２）、これは
たとえば、第３図の例では処理１０５のハンド５５のオ
ンを実行することに相当する。要素の命令実行が終ると
、次の要素が実行可能かどうか判定する（処理２０３）
。実行可能かどうかの判定条件は、自身の命令した動作
が完了しており、かつ、並列に動作すべき動作要素にお
いてもその命令した動作が完了していることと、次に移
すべき動作要素が実行されていないことである。これを
満たすと次の動作要素を実行することができる。

実行ができない場合には、その動作要素を実行テーブル
に再び登録（処理２０９）ｔ、最初に戻る。

一方、実行ができる場合には、次に実行すべき動作要素
を新実行テーブルに登録（処理２０４）Ｌ、。

そして、そのテーブルから新たに実行すべき動作要素を
取出す（処理２０５）。次にその要素の命令を実行しく
処理２０６）、その要素を実行テーブルに登録する（処
理２０７）。最後に新実行テーブルにまだ実行すべき要
素が残っているか判定しく処理２０８）、ある場合には
（処理２０５）に戻り、ない場合には最初に戻る。

以上のようにして制御すると、新実行テーブルにある新
しい処理すべき要素は他に優先して実行されるので、制
御状態が変わるときに時間遅れが少なくなる。なお、処
理２０２や２０６でその要素の命令を実行するとき、そ
の演算には第３図の処理１０５のように１回の処理で実
行が終るものもあるが、処理１０２のように時間経過が
必要なものもある。処理１０２の要素の場合、その要素
の命令が終了するまで、その要素の演算だけを行ってい
るのではなく、実行：する時の時間に応じて。

その時間における演算だけを行い、演算結果をＤ／Ａ変
換器１４に出力する。そして、処理２０２または２０６
の演算を終る。次に、再びこの要素が実行されたとき、
そのときの時間に応じて同様の演算を行う、このように
すると、いくつかの動作要素を実質的に多数実行できる
。

第５図は実行テーブルと新実行テーブルの状態を第３図
の動作に対応させて説明する図である。

図中の実行テーブル、新実行テーブルはその上部に登録
されている要素から実行される。

まず、時刻ｔｏでは第３図の動作要素１０１が実行テー
ブルが登録されており、新実行テーブルには何も登録さ
れていないので要ｍ１ｏｌの命令が実行される。第３図
かられかるように、要素１０１は１回の演算では終了し
ないので、再び実行テーブルに登録され、その後時刻し
１では再び要素１０１が実行される。こうして、要素１
０１の演算が終了するまで繰返えされ、今、時刻ｔ。

で要素１０１の命令が終了したとすると、次の要素を実
行することが可能なので要素１０２，１０５゜１０６が
新実行テーブルに登録される。したがって、時刻ｔ　ｍ
ａｔでは要素１０２が時刻ｔ　ｍＨｚでは要素１０５が
、また時刻ｔ　凰＋ｓでは要素１０６が実行される１次
に、新実行テーブルに登録されている要素はなくなった
ので、実行テーブルに登録されている要素が実行される
。時刻１１＋＊では要素１０２が実行される。要素１０
２はこの演算では加速終了速度に達していないので実行
テーブルの一番最後に登録される。そして１時刻ｔｉ＋
５では要素１０５が実行される。要素１０５は並列に実
行される他の要素１０４，１０７の演算が完了していな
いので１次の要素が登録できず再び実行テーブルに登録
される。このようにして、時刻ｔ、で要素１０２が再び
実行されたとき、その命令の実行が完了したとすると次
の要７Ｆ１１０３の実行が可能となり、要素１０３は新
実行テーブルに登録される。こうすると、時刻ｔｍ”ｔ
では要素１０３が実行され、それは実行テーブルに登録
される０時刻ｔ１＋２では新実行テーブル要素はないの
で要素１０５が実行される。このような動作を繰返し１
時刻ｔｎで要素１０４を実行したときにその命令が実行
が完了しており、他の並列に実行される要素１０５，１
０７の命令が完了していると、要素１０８が新実行テー
ブルに登録される。

したがって時刻ｔ　ｎ”ｌでは要素１０８が実行され、
それは実行テーブルに登録される。時刻ｔ　１１”２で
は要素１０８が実行されるが、要素１０８は一回の演算
で終了するので１次に要素１０９，１１０が新実行テー
ブルに登録され、時刻ｊ　ｎ”８では要素１０９が実行
される。

以上のようにして、コントローラ１２では第４図のフロ
ーにより新実行テーブルに登録されている要素をまず処
理し１次に実行テーブルに登録されている要素を処理す
る。したがって、たとえば要１４１０２．１０３，１０
４はサーボモータの連続して実行される要素であるが、
要素１０２から要素１０３へ、また要素１０３から要素
１０４へ制御状態が変わるとき、直ちに新たに実行され
る要素が処理される。そのため、その切換えの時間遅れ
が小さくなり、サーボモータ１の速度のオーバシュート
が生じるおそれがなくなり、精度のよい、指令に追従し
た制御が行える。

第６図にコントローラ１２で行う制御の第４図とは異な
るフローチャートを示す。第６図は実行テーブルだけを
用いて制御を行うことに特徴がある。第６図において、
まず実行テーブルの最初に登録しである動作要素をとり
出す（処理３０１）。

次に、その要素の命令を実行する（処理３０２）。

そして、その要素の次の要素が実行可能が判定する（処
理３０３）、実行が可能な場合１次に実行すべき要素全
部を順序よく実行テーブルの最初に登録する（処理３０
４）、一方、処理３０３において実行ができない場合、
その要素を実行テーブルの最後に登録する（処理３０５
）。なお、ここで実行テーブルの最初とは、すでに実行
テーブルに登録しである動作要素のアドレス空間より前
のことであり、最後とは、その後のことである。

第７図は第６図のように制御を行うときの、実行テーブ
ルの状態を示すもので、第３図の動作に対応させて説明
を行っている。ここでは、第５図の時刻ｔｍ＋ｚと同じ
状態からの動作を説明する。

まず１時刻ｔ　ｆｉｌｌでは第３図の要素のうち、要素
　　　　１０２．１０５，１０６が実行状態にあり、こ
れらの要素が図示のように実行テーブルに登録される。

したがって、この時は要素１０２が実行される。こうし
て、要素１０２が実行されるが、この加速指令演算は１
回では終了しないので、要素１０２は実行テーブルの最
後に登録される０次に１１＋１では図示のように要素１
０５が実行テーブルの最初に登録されているので、要素
１０５が実行される。要素１０５は並列に実行される他
の要素の演算が完了していないので、実行テーブルの最
後に登録される。このようにして１時刻ｔａ＋３では要
素１０６が実行され、タイマーに５秒をセットした後に
実行テーブルの最後に登録される。

こうすると、時刻ｔ　虞＋４は時刻ｔ　ｆｆｉ＋１の状
態と。

時刻ｔ、＋５は時刻し、÷２の状態と同じになる。以上
のような動作を繰返し１時刻ｔ、で要素１０２を実行し
たとき、そこで実行する加速指令が所定の速度にまで到
達し、命令の実行が完了したとする。すると、次の要素
１０３の実行が可能となるので、第６図のフローチャー
トに従って要素１０３は実行テーブルの最初に登録され
る。したがって。

次の時刻ｔａｃｔでは要素１０５ではなく要素１０３が
実行され、さらに次の時刻ｔ、÷２で要素１０５が実行
されるようになる。

このようにしても本発明の意図するところが実現できる
。すなわち、実行状態にある動作要素の制御を順番に一
つずつ実行しながら、ある動作要素から次の動作に遷移
が生じたときには、他の実行状態にある動作要素に優先
して処理が実行できる。この結果、サーボモータなどの
連続量の制御形態を変更する処理の時間遅れが小さくな
り、その制御精度を向上させることができる。

なお、上記実施例ではサーボモータをも制御する対象に
ついて示したが、サーボモータを含まない対象に対して
も本発明が適用できるのはいうまでもない、また、サー
ボモータ１の制御のうち。

現在の時刻の位置指令を演算し、その位置偏差をとるよ
うな連続系の制御はコントローラ１２のマイクロプロセ
ッサにおいて一定周期の割込で処理し、第４図または第
６図のフローチャート上では。

その要素が実行されたときに単にその目標値への到達だ
けを監視してもよい、さらに、コントローラ１２のマイ
クロプロセッサでは第４図または第６図の制御とサーボ
モータ１の制御のうち目標位置の指令や現在位置の監視
だけを行い、現在の時刻の位置指令の演算やその位置偏
差をとる演算はコントローラ１２の上記以外のマイクロ
プロセッサあるいはマイクロプロセッサ以外の副回路で
行つてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、新たな動作要素の
実行が生じたとき、この要素を優先して処理できるので
、制御形態の変更が動作遅れなく実行できる。この結果
、サーボモータの制御などでは指令に対して精度のよい
制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象なる制御装置の一例構成図、第２
図は第１図の装置が制御する機械の一例構成図、第３図
は第２図の装置の制御順序を示すフロー図、第４図は本
発明による制御の一例フローチャート、第５図はその動
作説明図、第６図は本発明の他の実施例を示す制御フロ
ーチャート、第７図はその動作説明図である。 １・・・サーボモータ、４・・・スイッチ、５・・・リ
レー、１２・・・コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被制御対象の動作を動作要素毎に分解し、それらの
   動作要素を結合して予め定められた順序の動作を行わせ
   るようにしたシーケンス制御方法において、多数の動作
   要素の中から実行すべき要素のうち一つの要素（Ａ）を
   取り出し、その要素（Ａ）の論理演算あるいは数値演算
   を行つた後、前記要素（Ａ）の続く次の順序として実行
   する動作要素群（Ｂ）が起動できるかを判断し、起動で
   きない場合には、他の実行すべき動作要素のうち一つを
   とり出して上記演算を行い、起動できる場合には、前記
   要素群（Ｂ）を他の実行すべき動作要素よりも優先して
   上記演算を行い、実行すべき動作要素の演算だけを次次
   と順次処理するようにすることを特徴とするシーケンス
   制御方法。