JPS6330911A - 制御盤のシミユレ−シヨンの方法 - 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〕 本発明は制御盤の設計検証を行うためシミュレーション
方法に係り、特にマイクロコンピュータ（以下マイコン
と域す）を組込んだ制御盤とそれにより制御される制御
対象機器とを結合したモデルのシミュレーションを行う
に好適な制ｆｊＲｇ１のシミュレーション方法に関する
。

〔従来の技術〕

制御盤のマイコン化に伴い、シミュレーション対象機能
は複雑化、高密度化−してきている、その為、扱う信号
のデータ量が膨大となってきており、シミュレーション
の容量対策が切望されている。

従来のシミュレーション方法による入出力構成の一例を
第２図に示す、同図において、シミュレータ２００は、
シミュレーション対象の制御盤、及び制御対象機器の構
成を表わしたモデルデータ１１１と、シミュレーション
入出力条件等を記述したテストデータ１１２とを入力と
して受けとってシミュレーションを行い、出力パターン
１４１を出力する。

上記従来の入出力構成によるシミュレーション方法を第
３図に示す。第３図（ａ）に示すように、Ａ、８２個の
信号を入力し信号Ｃを出力するＡＮＤゲート３１と、Ｄ
、Ｅ２個の信号を入力し信号Ｆ２を出力するＯＲゲート
３２とから構成される回路を例に説明する。ＡＮＤゲー
ト３１とＯＲゲート３２とは全く独立した関係にあるの
で、本回路をシミュレーションする為のテストデータは
、第３図（ｂ）に示す様に２つのテストから成る。即ち
、テスト１は、入力信号Ａ、Ｂに対する出力信号Ｃを求
めるＡＮＤゲート３１用のテストであり、テスト２は、
入力信号り、Ｅに対する出力信号Ｆを求めるＯＲゲート
３２用のテストである。尚、本例では、テスト対象以外
のゲートの入力はイニシャル値として“０”をセットし
ている。この種のシミュレーション方法として関連する
ものには、例えば制御盤を対象としたものでは、特開昭
６０−８９０６号があり、情報処理装置を対象としたも
のでは、特開昭６０−２９８６５号が挙げられる６〔発
明が解決しようとする問題点〕 第４ｍ　（ａ）は、第３図（ａ）で示した回路にて、Ａ
　Ｎ　Ｄゲート３１の入力信号Ｂが、同図点線で示した
ようにＯＲゲート３２にも間違って入力されている例を
示す６本例の場合、上記従来のシミュレーション方法で
第３図（ｂ）のテストデータを用いると、テスト１の時
は出力Ｆは観測しないからエラーも発生せず、接続不良
を見逃すことになる６そこで、対策として第４図（ｂ）
に示すように、つねに全出力Ｃ，Ｆを観測してチェック
を行えば、ＡＮＤゲート３１の入出力動作に本来無関係
な出力信号Ｆが、テスト１の時刻２．４でＯｎから“１
″に変化していることが判明し、不良は見逃さない。し
かしこのようにすると１回路の数がなくなったときに観
測すべき信号のデータ量が膨大となり、また、観測信号
を判定する手間も増大するという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、各テストの
対象回路に無関係な回路部も監視でき、しかも観測すべ
き信号のデータ量が大幅に増加することのない制御盤の
シミュレーション方法を提供することを、その目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、その出力信号の変化を監視したい要素に
対して監視指定を行ってシミュレーションを実行し、指
定した信号に変化が生じた時には警報メツセージを出力
するようにすることで達成される。

〔作用〕

信号の変化を監視すべく指定した要素に対しては、シミ
ュレータ上でその出力に仮想の素子（以下モ′ニタ素子
と称す）が接続され、シミュレーションにてそのモニタ
素子に信号が伝搬し信号変化が生じた場合にのみ警報メ
ツセージを出力するので、その要素に対しては信号値観
測のための出力保存等が不要となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第５図〜第１０図に
より説明する。

第１図は、本発明によるシミュレーション方法の入出力
構成を示す図である。同図に於いて、第２図と同一符号
を付した部分は同一、又は相当部分を示す、シミュレー
タ１００は、モデルデータ１１１、テストデータ１１２
．監視指定データ１１３を入力として受けとって、シミ
ュレーションを行い、出力パターン１４１．警報メツセ
ージ１４２を出力する。モデルデータ１１１は、制御盤
の設計情報であるハードロジック図やマイコンソフト図
、更に制御対象機器を図形データの形で表わしたもので
、シミュレーションの対象である。

テストデータ１１２は、上記モデルデータ１１１に対し
て行うテストの手順２条件、指示を与えるもので、テス
ト項目毎に入力テストパターンと出力パターンの観測指
示が行われる。監視指定データ１１３は、信号値を求め
るのではなくて、信号変化点のみを監視したい要素に対
して指示を行うものである。出力パターン１４１は、モ
デルデータ１１１に対してテストデータ１１２の入力テ
ストパターででシミュレションを行った時の、観測指示
された要素の信号値結果である。警報メツセージ１４２
は、同じくシミュレーションを実施中監視指定データ１
１３で指示された要素に信号の変化が生じた時に出力さ
れる。

次に、シミュレータ１００の内部構成を第５図に示す、
プログラム群１２０で行なわれる処理には、入カバター
ン編集処理１２１．モデル編集処３１１２２、シミュレ
ーション実行処理１２３．結果編集処理１２４がある６
又、上述各処理で使用するテーブル群１３０には、テス
ト用人カバターンテーブル１３１．イベントテーブル１
３２．実行順序テーブル１３３．要素接続テーブル１３
４゜出力保存テーブル１３５がある。

以下、プログラム群１２０での各処理を中心に説明を行
い１本発明の特徴とする監視指定データ１１３を入力し
てからシミュレーションでの処理。

警報メツセージの出力までの動作を、具体回路例とフロ
ーチャートを用いて説明する。

入カバターン編集処理１２１では、テストデータ１１２
を入力し指定された入力信号の状態を時間表の形でテス
ト用人カバターンテーブル１３１として作成する。

モデル編集処理１２２では、モデルデータ１１１を入力
し、制御盤、制御対象機器の要素接続情報を実要素テー
ブル１３４ａとして作成し、又、監視指定データ１１３
を入力して監視したい要素（以下、監視要素と称す）の
出力にモニタ素子を生成しモニタ要素テーブル１３４ｂ
を作成する。

次に、テーブル１３４ａ、１３４ｂを結合して要素接続
テーブル１３４とする。

この要素接続テーブル１３４は、例えば、第６図の様な
マイコンソフトの図形データ６０に対しては、第７図の
様になる。即ち第６図の実線で表わした部分が実存する
回路を示し、これがモデルデータ１１１に相当する。Ａ
ＮＤ、ＯＲ，ＡＭ等は要素の種類で、ＡＮＤは論理積を
、ＯＲは論理和を、ＡＭはアナログメモリを表わしてい
る。

ＡＮＤとＯＥはディジタル要素であり、ＡＭはアナログ
要素である。ＤＯ８６，ＡＯ７３等は要素信号名を表ね
しており、Ｔ１０５．Ｔ１０８等は演算の実行順序を表
わしている。又、点線で表わした部分は第７図で後述す
るモニタ素子に対応するもので、説明の為に表記した架
空の要素である。

第７図の要素接続テーブル１３４は、先述の如く実要素
テーブル１３４ａとモニタ要素テーブル１３４ｂとから
成り、いずれも各要素の属性、要素間の接続関係を表わ
している０例えば、要素信号Ｄ０８６は実行順序番号が
Ｔ１０５であり、ＡＮＤ要素であり、入力元がＤＯ８５
とＤＯ９０゜出力光がＤ０８７の要素であることを示し
ている。

尚、実要素テーブル１３４ａの出力信号値層は、後述の
シミュレーション実行処理１２３によって与えられる。

次に、モニタ素子の生成法について説明する。

モニタ素子は、信号変化を監視すべき要素、即ち監視要
素の出力光に設けられ、この出力の監視機能を有する仮
想の要素であって、第８図に示す手順により要素接続テ
ーブル１３４の最後にモニタ要素テーブル１３４ｂとし
て追加される。

ステップ８１０：監視指定データ１１３で指示された全
ての監視要素の処理が終 わっていれば終了し、終わって いなければ以下のステップの処 理を行う。

ステップ８２０：監視指定データ１１３から監視要素の
信号名と監視条件データ を読み込む。

ステップ８３０：監視条件に従ってモニタ要素テーブル
１３４ｂにモニタ素子を 生成する。

ステップ８４ｏ：実要素テーブル１３４ａ内の監視要素
とモニタ要素テーブル １３４ｂ内のモニタ素子との接 続関係をつける。

例えば、第６図に於いて要素信号Ｄ０８８のＡＮＤ要素
の信号変化を監視する時には、上述の手順により第７図
に示す様にモニタ要素テーブル１３４ｂが作られ、要素
信号名ＭＯＯＩのモニタ素子ＭＮＴＩ要素が生成される
。これは第６図の点線部の架空の素子に相当する。又、
実要素テープル１３４ａ内の監視要素Ｄ０８８の出刃先
信号欄には要素信号名Ｍ００１が追加される。

モニタ素子の実行順序は任意である。又、要素記号の名
称は実存しない名称であれば任意に定義しておけばよい
が、ここでは監視要素の監視条件の意味も持たせる為に
ＭＮＴｎ（ｎ＝１〜４）とした。監視要素の出力がディ
ジタル信号であって０から１への変化を監視したい時に
はＭＮＴ　１　。

１からＯへの変化を監視したい時にはＭ　Ｎ　Ｔ　２　
。

アナログ信号で上限値を超えた時を監視したい場合には
ＭＮＴ　３　、下限値を下回った時を監視したい場合に
はＭＮＴ４等の記号となる。第７図では。

監視条件がディジタル信号の０→１なので、ＭＮＴＩが
セットされている。要素信号名は、例えばモニタ素子で
あることが分かる記号“Ｍ　”と生成−貫Ｎαから構成
させＭｏ０１とする。制御パラメータの欄は、テーブル
１３４ａでは実存要素の計算に必要な定数が入るが、テ
ーブル１３４ｂでは上述したアナログ信号の制限値など
条件判別に使用するデータが入る０本例ではディジタル
信号なので空欄になっている。入力元信号欄は監視要素
の要素信号（本例ではＤ０８８）が入り、出刃先信号欄
、出力信号値槽は不要となる。

以上述べたモニタ素子は、監視要素の数に応じてテーブ
ル容量が許す限りいくつでも追加することができる。か
くして得られた要素接続テーブルに従ってシミュレーシ
ョンがどの様に実行されるかは後述する。

以上、マイコンソフトの図形データを例に説明したが、
制御対象の図形データについても同様であり、ハードロ
ジック用の図形データも前処理（例えば、リレー素子を
ＡＮＤ要素に変換する処理）を行えば、すぐに同様なテ
ーブルを作成することができる。

以上で、モデル編集処理１２２、及び要素接続テーブル
１３４についての説明を終り１次に第５図のシミュレー
ション実行処理１２３を、第９図を用いて説明する。

ステップ９１０：モデル編集処理１２２で作られた要素
接続テーブル１３４を入 力する。

ステップ９２０：入カバターン編集処理１２１で作られ
たテスト用人カバターン テーブル１３１を入力する。

ステップ９３０：全てのテストパターンについてシミュ
レーションが終わってい れば終了し、そうでなければ、 以下の困操作を実行する。

ステップ９４ｏ：シミュレーション時間及びシミュレー
ションする時間きざみを 設定する。

ステップ９５０：制御盤の初期状態等、シミュレーショ
ンに必要な初期条件を設 定する。

ステップ９６０：以上の状況下でシミュレーションを実
施し、制御盤からの出力 パターンを計算する。この方法 について詳しくは後述する。

ステップ９８０：シミュレーション結果を出力し。

ステップ９３０に戻る。

次に、シミュレーション実行方法について詳述する。こ
のシミュレーションは、各要素に対し入力信号が変化し
た場合にのみ選択的に出力信号を演算して高速化を図る
という方法を基礎にしたものであり、その処理手順は第
１０図に示されている。但し以下で信号が変化する事象
をイベントと呼ぶこととする。

ステップ９６１：対象テスト項目に対応したテスト用人
カバターンテーブル１３１ を調べ、信号値が変化する信号 を各時刻のイベントテーブル １３２へ登録する。

ステップ９６２：全ての時刻について以下の処理が終わ
ったかどうかチェックす る。終わっていれば、１つのテ スト項目に対応したテストパタ ーンによるシミュレーションは ７　終了となる。そうでなければ、 以下のステップを実施する。

ステップ９６３：時刻ｔのイベントテーブル１３２をサ
ーチする０次に、それらの イベント信号の出力先要素名を 要素接続テーブル１３４により 探索し、全てリストアツブする。

第６図の例であれば、ＤＯ８３ がイベント信号だとすると、リ ストアツブされるべき要素は Ｔ１０４（７）ＯＲ要素と、Ｔ１０８ノＡＭ要素となる
。

ステップ９６４：上記のリストアツブされた要素を実行
順序テーブル１３３に登 録する。

ステップ９６５：実行順序テーブル１３３中から取り出
すべき要素ｉがあるかど うかチェックする。存在しなけ れば、ステップ９６６へ、存在 すればステップ９６７へ進む。

ステップ９６６：取り出されるべき要素がないというこ
とは、その時刻のシミュ レーションが全て終わったこと になるので１機能の確認をすべ く観測指定された信号の計算値 を要素接続テーブル１３４の出 力信号値欄から取り出し、出力 保存テーブル１３５に移した後、 ｌｖ！刻進め、ステップ９６２に 戻る。

ステップ９６７：実行頭座テーブル１３３から実実順序
番号の最も小さい要素ｉ を取り出す、取り出すと当該要 素はテーブル１３３から消える。

上記の例に於いては、Ｔ１０４ のＯＲ要素の方がＴ１０８の ＡＭ要素よりも順序番号が小さ いので前者が取り出される。

ステップ９６８：選出された要素ｉについて、要素の機
能を記述したサブルーチ ンを呼び出し、要素接続テープ ル１３４に記述された入力信号 に対応する計算値を入力とじて 対象要素の出力値を計算する。

ステップ９６９：要素接続テーブル１３４をサーチし、
出力値は１時刻前の値と 同じかどうかチェックした上で。

要素接続テーブル１３４の出力 信号値欄にセットする。もし。

同じであれば、その出力信号は イベントではないので、その先 の要素ｊの計算は行なわずステ ツブ９６５へ、同じでないなら 次ステツプへ。

ステップ９７０：要素ｉの出力先要素ｊを要素接続テー
ブル１３４により探索し、 要素ｊが存在しないならステラ プ９６５へ。存在するなら次ス テップへ、要素ｊが存在しない ということは、要素ｉが最終的 出力段の要素ということになる。

又、フィードバックループなど で、要素ｊが同−時刻内で既に 実行順序テーブル１３３に一度 登録（ステップ９７４）された ことがある場合は、要素ｉの信 号を次時点のイベントテーブル １３２に登録しステップ９６５ へ進む。

尚１本図のフローでは省略し たが、要素ｊが複数存在する場 合はステップ９７１〜９７４を 要素ｊの個数分繰り返す。

ステップ９７１：要素ｊがモニタ素子であったらステッ
プ９７２へ、そうでない ならステップ９７４へ。

ステップ９７２：監視要素ｉの出力変化が監視条件に合
っているかどうかをチェ ツクして、合っていればステラ プ９７３へ０合っていなければ 何もせずステップ９６５へ。

ステップ９７３：監視要素に出力変化が有った旨のメツ
セージ１２５を出力し、 ステップ９６５へ。

ステップ９７４：要素ｊを実行順序テーブル１３３に登
録する。

ステップ９７５：対象要素ｉの次時刻の出力は現時刻の
出力変化によって変化す るかどうかチェックする。変化 するかどうかは、要素の種類に よって自動的に判断することが 可能である。例えば、第６図に おいて、ＡＮＤやＯＲは変化せ ず、ＡＭは変化することが知ら れている。変化するものとして は他に、積分要素、擬似微分要 素等があり、これらの要素を自 己フィードバックを持つ要素と 呼ぶことにする。

もし、現時刻の出力の変化に よって次時刻の出力が変化しな いならばステップ９６５へ、変 化するならば次ステツプへ。

ステップ９７６：要素１への入力信号を、次時点のイベ
ントテーブル１３２へ登 録し、ステップ９６５へもどる。

ここでの処理は、要素ｉへの入 力が変化しなくても、出力が変 化する自己フィードバックを含 む要素も取り扱えるようにする ための処理である。

以上シミュレーション実行の手順についてフローチャー
トを基に説明したが、要約すると次の様になる０本シミ
ュレーションでは、テスト用人カバターンとして入力さ
れた信号を起点としてその接続先の要素を実行順序に従
って計算し、計算結果の出力信号値が前の時刻から変化
した場合のみ当該要素の出力接続先の要素に信号を伝達
して行く、従って、監視要素の出力信号に変化が起これ
ばその信号は当該監視要素の接続先のモニタ素子に伝達
される。

ここで、モニタ素子以外の実存する要素では、信号が伝
達されるとその要素の出力値が計算され。

且つ機能を確認すべく観測指定された要素の計算結果は
、第１０図のステップ９６６に示す様に出力保存テーブ
ル１３５にセットされる。しかし、モニタ素子では、信
号が伝達されると監視要素の出力変化が監視条件に合っ
てでいるかどうかをチェックし、合っていない場合は何
もせず次の処理に進み１合っている場合にのみその旨の
メツセージ１２５（第５図）を出力する。従って、監視
要素に関しては、出力値の観測指定は行なわず、監視指
定データ１１３で監視条件を与えることにより、時々刻
々の出力結果がチェックされると共に該出力値は出力保
存テーブル１３５内に保存する必要がなく、ａ測データ
量及びその判定処理の手間の増大を招くことなく、監視
要素出力を調べることができる。

尚、監視要素の指定は任意のポイントに対して行えるが
、通常は機能確認すべく観測指定した要素以外について
指定するところに意味がある。また、その様に指定する
方法としては次の２通りが可能である。

（１）監視要素毎に直接的に指定する。

（２）検査対象の全モデルとか或は最終段の要素のみ、
コントローラ単位、ユニット単位２等のあるまとまった
グループの名称を指定することにより、該グループに含
まれるｗＡＩＲ指定要素以外の要素を監視対象として間
接的に指定する６、更に、上記（２）の様な場合には。

（２−１）対象要素毎に対応したモニタ素子をモニタ要
素テーブル１３４ｂに生成する。又は、（２−２）例え
ば前記第７図の説明で例に掲げたモニタ素子Ｍ　Ｎ　Ｔ
　ｎ　（ｎ　＝　１〜４　）の場合。

４種類のモニタ素子の各入力信号Ｗｌ（モニタ要素テー
ブル１３４ｂ）に、関係ある監視要素の信号をセットす
ることにより、これら監視要素の出力をＯＲ（論理和）
結合して４種類のいずれかのモニタ素子に接続する。

ことも可能である。

上記の各指定方法には各々次の特徴がある。

（１）は、予め監視すべき要素が限定され分がっている
場合に有効である。

（２）は、（１）で指定する監視要素が多い場合に有効
であり更に、 （２−１）は、監視指定が漏れなく行なわれ、且つ各要
素対応で監視メツセージが出力されるメリットがある。

（２−２）は、要素接続テーブル１３４に新たに追加さ
れる素子が本例の場合だと４素子というふうに限定され
、モニタ要素テーブル１３４ｂが小さくて済むというメ
リットがある。

以上で、シミュレーション実行処理１２３の説明を終り
、最後に第５図の結果編処理１２４について述べる。こ
れは、シミュレーション実行処理１２３で出力保存テー
ブル１３５にセットした信号値を、出力パターン１４１
としてグラフィックディスプレイやプリンタ等の出力装
置にグラフや表形式で表示させる為の処理を行う、更に
、シミュレーション実行処理１２３でモニタ素子に信号
が伝達された場合のメツセージ１２５を出力装置に警告
メツセージ１４２として表示させる処理も行う。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各テスト対象部以外の回路部の監視チ
ェックも行え、誤動作等の見逃しをなくすことができ、
しかもそのための観測信号のデータ容量の大幅な増大は
生じないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるシミュレーション方法の入出力構
成を示すブロック図、第２図は従来のシミュレーション
の入出力構成を示すブロック図。 第３図は従来のシミュレーション方式を説明するための
回路例とテスト例を示す図、第４図は従来の問題点を説
明するための回路例とテスト例を示す図、第５図は第１
図のシミュレータの内部構成を示すブロック図、第６図
は図形データの一具体例を示す図、第７図は第６図に対
応する要素接続テーブルの一具体例を示す図、第８図は
モニタ素子を要素接続テーブルに追加する処理のフロー
図。 第９図はシミュレーション実行処理の概略フロー図、第
１０図はシミュレーション実行方法の詳細フロー図であ
る。 １００・・・シミュレータ、１１１・・・モデルデータ
、１１２・・・テストデータ、１１３・・・監視指定デ
ータ。 １４１・・・出力パターン、１４２・・・警報メツセー
ジ、１２２・・・モデル編集処理、１２３・・・シミュ
レーション実行処理、１３４・・・要素接続テーブル、
１３５・・・出力保存テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シミュレーション対象としての制御盤及び制御対象
   機器の回路構成を示すモデルデータと、該モデルデータ
   で表わされたモデルへ与える入力テストパターン及び該
   パターンを与えた時の上記モデルの出力の内の観測すべ
   きものを出力パターンとして指定する観測指定データか
   ら成るテストデータと、上記入力テストパターンを与え
   た時の上記モデルの出力の内のそれが変化したかどうか
   を監視すべきものを信号変化点として指定する監視指定
   データとを上記制御盤及び制御対象機器のシミユレータ
   へ入力し、該シミュレータにより上記観測指定データで
   指定された出力パターンを算出するとともに、上記監視
   指定データで指定された信号変化点に変化があつた時に
   は警報メッセージを出力するようにしたことを特徴とす
   る制御盤のシミュレーション方法。