TWI550372B - 可程式控制器及可程式控制器之控制方法 - Google Patents

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Description

可程式控制器及可程式控制器之控制方法
本發明係關於一種藉由對連接於網路(network)之裝置(device)自動地提供運轉所需的裝置驅動器(driver)而使自動機之構建及運用變得容易的可程式控制器(programmable controller)及可程式控制器之控制方法。
在構建如下之一般自動機時，係可利用例如PLC(Programmable Logic Controller：可程式邏輯控制器)或運動(motion)控制器等的控制器。
˙FA(Factory Automation：工廠自動化)領域中所用的工具機
˙產業用機器人(robot)等的產業用自動機
˙自主式機器人(autonomous robot)
˙各種自動設備等之一般用途的自動機
在此等控制器，係連接有對控制器輸入信號之感測器(sensor)或開關(switch)等的各種輸入裝置。同樣地，連接有藉由控制器而控制之馬達(motor)或顯示器等的各種輸出裝置。又，在控制器中，係搭載有用以描述對於此等輸出入裝置之指令(指示)的程式(program)。藉由將程式中所描述的指令(指示)傳遞至輸出入 裝置，自動機就會動作。
上述的輸出入裝置係連接於控制器之輸出入連接器 (connector)(即輸出入埠(port))。在利用以往之控制器的情況時，程式製作者係有必要正確地掌握是否將(已將)哪一種類之輸出入裝置連接於控制器之哪一個(第幾個)輸出入埠。而且，已正確地進行在控制器上所使用之有關於裝置的軟體模組(softwaremodule)或動作程式之設定。若非如此，控制器就無法將適當的指令(指示)送至該裝置並正確地控制。另外，在裝置之軟體模組中，係包含有例如裝置驅動器。
以往，在構建及運用自動機之系統(system)時，係 有必要相互地連接可程式控制器及各種裝置(感測器、視覺(vision)感測器、機器人、伺服(servo)馬達、變流器(inverter)等)，且將用以控制該等裝置之裝置驅動器提供給可程式控制器及各種裝置。 因此，雖然自動機之系統運轉現場的作業者已從各種裝置之連接開始實施對各種裝置及可程式控制器之設定、故障(trouble)發生時之再運轉的作業，但是要連接的各種裝置越多，啟動或問題發生時之再運轉所花費的作業成本(cost)就越增大。
就降低構建系統時的作業成本之手法而言，已有對 USB或代表IEEE1394之連接的裝置，設計出將利用者不用進行特殊之設定就能夠利用之機制的即插即用(Plug and Play)功能利用於可程式控制器的發明。所謂GUID(Global Unique Identifier：總體識別符)，係指世界上不會重複並能夠無歧異地識別裝置的識別符，在專利文獻1中，已揭示有以下技術：藉由收集所連接的裝置之GUID，就能對由收集到之GUID所指定的裝置自動地鏈結 (link)且利用作為所需的軟體模組及裝置參數(parameter)或設定資訊之匯集的裝置驅動器。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2002-7299號公報
然而，上述專利文獻1中的裝置驅動器之自動鏈結係在特定之狀況下難謂是自動鏈結，而是以利用者之操作為前提。
例如，為了能夠藉由裝置來執行複數個功能，由於適於依利用之功能而在可程式控制器內執行的軟體模組有所不同，所以有必要提供複數個軟體模組。
在專利文獻1中，係使用GUI並用人的手來進行能夠對特定之裝置提供上述複數個軟體模組時所利用的軟體模組之決定。亦即，在以往之可程式控制器中能夠利用複數個裝置驅動器的情況時，係以利用者之操作為前提。因此，當系統規模變大時會有運轉成本增大的問題。
本發明係有鑑於上述問題而開發完成者，其目的在於提供一種即便是在為了指定所要鏈結的裝置驅動器而有複數個軟體模組之候補的情況時，亦能夠進行裝置驅動器之自動鏈結，且實現連接裝置之即插即用的可程式控制器。
為了解決上述課題且達成目的，本發明之可程式控 制器係與作為控制對象之裝置透過網路而連接者，該可程式控制器具備：控制部，係透過前述網路，要求前述裝置通知該裝置之識別符以及規定該裝置所利用之功能及動作方法的模式(mode)資訊；以及記憶部，係按照前述要求而記憶前述裝置透過前述網路所通知來的前述識別符及前述模式資訊。
本發明之可程式控制器係藉由即插即用功能來達成以下效果：只要連接就能夠利用裝置，容易構建使用者(user)之系統，且可削減系統運轉所耗費的成本。
10‧‧‧可程式控制器
21、22、23‧‧‧裝置
30‧‧‧網路
31‧‧‧集線器
40‧‧‧資料庫伺服器
50‧‧‧鏈結記憶體
51‧‧‧程式記憶體
60‧‧‧通信控制器
61‧‧‧檔案系統控制器
62‧‧‧程式執行部
70‧‧‧控制部
71‧‧‧記憶部
第1圖係顯示作為控制對象之各種裝置和資料庫伺服器(databaseserver)透過網路而連接於本發明之實施形態的可程式控制器之系統構成的示意圖。
第2圖係顯示本發明之實施形態中所連接的裝置能夠藉由即插即用功能來利用之處理流程的流程圖(flow chart)。
第3圖係顯示在本發明之實施形態中可程式控制器連接於網路之後的即插即用功能之處理流程的流程圖。
第4圖係顯示本發明之實施形態的可程式控制器之詳細構成的示意圖。
第5圖係顯示本發明之實施形態的系統之具體構成之一例的示意圖。
以下，依據圖式詳細地說明本發明的可程式控制器 及可程式控制器之控制方法的實施形態。另外，本發明並非由該實施形態所限定者。
實施形態.
第1圖係顯示可程式控制器10和由可程式控制器10所控制之作為各種裝置的裝置21、22及23藉由網路30而連接的基本構成，以作為本發明之實施形態的自動機之構成的示意圖。裝置21、22及23，具體而言是例如感測器、視覺感測器、機器人、伺服馬達、變流器等。
第1圖中，可程式控制器10係成為作為自動機之控制中心的可程式控制器。裝置21、22及23係藉由可程式控制器10之控制而作為系統之要素來運轉的各種裝置。網路30係作為可程式控制器10和被控制對象之作為各種裝置的裝置21、22及23之通信媒體的網路30。又，資料庫伺服器40係透過網路30而連接於可程式控制器10、裝置21、22及23，且具有作為各種裝置之裝置21、22及23及與此等裝置對應的裝置驅動器之資料的資料庫伺服器。
第1圖係簡化第5圖所示的系統之具體構成之一例而顯示的示意圖。第5圖中，在網路30之中心係存在有集線器(hub)31。第5圖中，雖然顯示裝置21、22及23尚未連接於網路30的狀態，但是第1圖係顯示連接有第5圖之全部裝置21、22及23之後的構成。
第4圖係顯示可程式控制器10之詳細構成的示意圖。可程式控制器10，係具備通信控制器60、檔案(file)系統控制器61、程式執行部62、鏈結記憶體(memory)50、程式記憶體51、 控制部70及記憶部71。另外，通信控制器60、檔案系統控制器61、程式執行部62及控制部70亦可藉由相同的CPU等來實現其功能。
其次，針對在本實施形態之可程式控制器10中，即插即用功能是藉由何種的處理來實現加以說明。
第2圖係顯示在從裝置通知作為識別符之GUID和規定裝置所利用之功能或動作方法的模式資訊之後，直到成為能夠利用裝置之狀態為止的可程式控制器10之處理流程的流程圖。
首先，連接於網路30的裝置21、22及23，係對可程式控制器10通知作為識別符之GUID和模式資訊。然後，可程式控制器10係為了指定用以能夠利用裝置之設定或作為一個以上之軟體模組之匯集的裝置驅動器，而將已被通知的作為識別符之GUID和模式資訊記憶於第4圖之記憶部71(第2圖，步驟(step)S1)。
接著，可程式控制器10係依據記憶於記憶部71之已被通知的作為識別符之GUID及模式資訊而無歧異地從資料庫伺服器40取得裝置驅動器(步驟S2)。資料庫伺服器40係保持與各種裝置對應的裝置驅動器之資料，而且各裝置驅動器係包含控制被連接的裝置之一個以上的軟體模組。可程式控制器10係能夠從各裝置驅動器中所包含的軟體模組之中，依據規定被連接於網路30的裝置所利用之功能或動作方法的模式資訊，無歧異地指定軟體模組。藉此，在能夠從裝置之連接利用該裝置之前，不需要以往所必要的取決於人手之操作。
包含於已取得之裝置驅動器且依據模式資訊而被選 出的軟體模組，係儲存於程式記憶體51。而且，對儲存於程式記憶體51的軟體模組之各者，將控制用之I/O記憶體分配於可程式控制器10內的鏈結記憶體50。藉此，將與裝置21、22及23之各者對應的軟體模組設定為能夠在可程式控制器10上執行的狀態(步驟S3)。另外，為了能夠藉由裝置來執行複數個功能，由於適合在可程式控制器10內執行之軟體模組會因利用之功能而有所不同，所以有必要提供複數個軟體模組。亦即，對一個裝置，會有存在複數個儲存於程式記憶體51之軟體模組的情形。即便是在如此的情況時，亦可對應各軟體模組而將各自的I/O記憶體區域分配於鏈結記憶體50內。
然後，在裝置驅動器內存在有裝置參數等之裝置 21、22及23所需的設定資訊之情況時，係透過網路30而轉送至裝置21、22及23，且能夠利用已連接的裝置21、22及23(步驟S4)。亦即，可實現裝置21、22及23之即插即用。
以下就第2圖之步驟S1中的從裝置21、22及23 對可程式控制器10之通知的時序(timing)和方法進行說明。
裝置21、22及23係具有所謂鏈結完成狀態之狀態 而作為裝置驅動器已被鏈結的狀態。裝置21、22及23非處於鏈結完成狀態之情況時，係在已檢測出對網路30之連接的情況時、或是已接受來自可程式控制器10之通知要求的情況時實施自己的GUID、及模式資訊之通知。
又，裝置21、22及23係在成為鏈結完成狀態之時 間點停止透過網路30之自己的GUID、及模式資訊之通知，且即便接受來自可程式控制器10之通知要求亦不實施通知。
第3圖係顯示可程式控制器10連接於網路30後的 即插即用功能之處理流程的流程圖。
可程式控制器10係在檢測出已連接於網路30的情 況時，控制部70即透過網路30將通知要求發送至連接於該網路30的全部裝置，若為第1圖之例，則為裝置21、22及23(第3圖，步驟S11)。
然後，判定是否已接收到來自一個以上之裝置的通 知(步驟S12)。在已接收到來自一個以上之裝置的通知之情況時(步驟S12：「是」)，為了能夠利用所通知的裝置，係執行第2圖之流程圖所示的一系列處理(步驟S13)。
又，在無法接收來自裝置之通知的情況時(步驟 S12：「否」)，就待機且什麼也不做地回到步驟S12。
在步驟S13之後，判定是否已能夠利用所通知的全 部裝置(步驟S14)。直到能夠利用所通知的全部裝置為止(步驟S14：「否」)，對所通知的全部裝置，反覆進行步驟S13(第2圖之順序)。
在能夠利用所通知的全部裝置(步驟S14：「是」) 之情況時，亦即，在可程式控制器10對所通知的全部裝置執行即插即用之處理之後，回到步驟S11，可程式控制器10之控制部70係控制通信控制器60並透過網路30而再次對裝置發送通知要求。
本實施形態中，在能夠利用所通知的全部裝置(步 驟S14：「是」)之後，可程式控制器10係再次透過網路30而對裝置發送通知要求(步驟S11)。藉此，即便是在連接多數個裝置的狀況很多時、或接收來自其他裝置之通知失敗的情況時，亦可檢測 出裝置之連接。
藉由上述之檢測方法，比起為了定期地對網路30整體確認是否存在新連接之裝置而反覆進行通知要求的方法，更可減低因裝置之檢測而對網路30所帶來的負荷。
又，來自裝置之作為識別符的GUID和模式資訊之通知亦可藉由錯開時序來分散施加於網路30的負荷。
以下使用第4圖就第2圖之步驟S3中的鏈結用之I/O記憶體區域的分配進行說明。
在步驟S3之I/O記憶體區域的分配中，係對作為各裝置專用之記憶體區域的鏈結記憶體50分配將用以控制裝置之I/O資訊作為檔案之內容的I/O記憶體檔案。但是，鏈結記憶體50係藉由能夠廣泛利用的檔案系統來管理，且透過檔案系統控制器61以檔案單位來管理I/O記憶體檔案。
就執行即插即用時的動作而言，首先是在可程式控制器10內之鏈結記憶體51上製作將I/O記憶體作為檔案之內容的I/O記憶體檔案(第2圖，步驟S3)。
接著，將在第2圖之步驟S2中從資料庫伺服器40取得之裝置驅動器中所包含的可程式控制器10上動作的軟體模組、及I/O記憶體檔案予以鏈結並作為控制資訊來利用。
如第4圖所示，在執行可程式控制器10與裝置21、22及23之通信時，控制部70是從通信控制器60透過檔案系統控制器61，以實施I/O記憶體檔案之參照及變更的方式來控制。在執行可程式控制器10之程式時，控制部70是從程式執行部62透過檔案系統控制器61，以實施I/O記憶體檔案之參照及變更的方 式來控制。
在第2圖之步驟S3中所製作的I/O記憶體檔案之 檔案名係以分配I/O記憶體的裝置之GUID為基礎而決定的無歧異之檔案名。
分配於與自動機系統連接的裝置之記憶體，因系統 規模越增大則耗費在管理的成本就越增大，故藉由如本實施形態般地將I/O記憶體作為檔案來管理，就容易管理鏈結用之I/O記憶體。
此外，亦能預料容易利用裝置單位之監控(monitor) 或登入(logging)的功能之效果。
在藉由步驟S3之I/O記憶體區域的分配及與裝置 21、22及23對應的裝置驅動器之軟體模組的鏈結，而執行例如裝置21之控制用軟體模組(裝置21)的情況時，程式執行部62係參照透過檔案系統控制器61而分配的I/O記憶體檔案(裝置21)之資料。在裝置21之控制用軟體模組(裝置21)的執行完成之後，發生對I/O記憶體檔案(裝置21)之變更要求時，係透過檔案系統控制器61而寫回(write back)內容。另外，程式執行部62亦可例如將來自裝置之通信作為觸發(trigger)而執行該裝置之控制用軟體模組。
如以上說明，在本實施形態的可程式控制器及可程 式控制器之控方法中，係在從裝置收集的資訊中設置指定裝置所利用的功能或動作方法之模式資訊，並與GUID一起收集。藉此，即便是在為了指定要鏈結的裝置驅動器而有複數個軟體模組之候補的情況時，亦能夠從規定裝置所利用的功能或動作方法之模式 資訊中無歧異地指定軟體模組。藉此，除了物理性地將裝置連接於網路以外，還可不需要取決於人手之操作而提供即插即用功能。
更且，本案發明並非被限定於上述實施形態者，而是在實施階段只要不脫離其要旨之範圍內均能進行各種變化。又，在上述實施形態中已涵蓋各種階段之發明，且能藉由被揭示的複數個構成要件中之適當的組合來抽出各種的發明。例如，即便從實施形態所示之全構成要件中削除幾個構成要件，亦可解決發明所欲解決之課題乙欄中所述的課題，且能獲得發明效果乙欄中所述的效果時，該構成要件被削除後的構成仍能被導出作為發明。更且，亦可適當組合遍及不同實施形態之構成要素。
[產業上之可利用性]
如以上所述，本發明之可程式控制器係有助於適合系統構建之搭載有即插即用功能的可程式控制器，尤其是適於自動機系統之構建。
10‧‧‧可程式控制器
21、22、23‧‧‧裝置
30‧‧‧網路
50‧‧‧鏈結記憶體
51‧‧‧程式記憶體
60‧‧‧通信控制器
61‧‧‧檔案系統控制器
62‧‧‧程式執行部
70‧‧‧控制部
71‧‧‧記憶部

Claims (5)

  1. 一種可程式控制器，係與作為控制對象之裝置透過網路而連接者，該可程式控制器具備：控制部，係透過前述網路，要求前述裝置通知該裝置之識別符以及規定該裝置所利用之功能及動作方法的模式資訊；記憶部，係按照前述要求而記憶前述裝置透過前述網路所通知來的前述識別符及前述模式資訊；程式記憶體，係依據前述識別符及前述模式資訊，而保持從資料庫伺服器所取得之裝置驅動器中所包含之一個以上之軟體模組，該軟體模組係用以控制前述裝置；以及鏈結記憶體，係保持記載有用以控制前述裝置之I/O資訊的I/O記憶體檔案，在前述鏈結記憶體分配與前述軟體模組對應之用以保持前述I/O記憶體檔案的I/O記憶體區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可程式控制器，係具備：檔案系統控制器，係管理前述I/O記憶體檔案；以及程式執行部，係在執行前述軟體模組時，透過前述檔案系統控制器來參照及變更前述I/O記憶體檔案。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可程式控制器，其中，前述程式執行部係將來自前述裝置之通信作為觸發而執行前述軟體模組。
  4. 一種可程式控制器之控制方法，係具備以下步驟：要求步驟：對連接於可程式控制器之作為控制對象之裝置，要求通知前述裝置之識別符以及規定該裝置所利用之功能 及動作方法的模式資訊；記憶步驟：按照前述要求而記憶前述裝置所通知來的前述識別符及前述模式資訊；取得步驟：依據前述識別符及前述模式資訊，而從連接於前述可程式控制器之資料庫伺服器取得裝置驅動器中所包含之一個以上之軟體模組，該軟體模組係用以控制前述裝置；確保步驟：對應於前述軟體模組而確保記憶前述用以控制前述裝置之I/O資訊的區域；以及參照及變更步驟：在執行前述軟體模組時，參照及變更前述I/O記憶體資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之可程式控制器之控制方法，係復具備以下之要求步驟：在確保記憶前述I/O資訊之區域的步驟之後，對連接於前述可程式控制器之裝置，要求通知前述裝置之識別符以及規定該裝置所利用之功能及動作方法的模式資訊。
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