WO2023152835A1 - プログラマブルロジックコントローラと通信を行うロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

ロボットの制御装置は、ＰＬＣと通信を行う変数のデータ型が定められた基本ファイルを記憶する。制御装置は、基本ファイルに基づいて、ＰＬＣが読み込み可能なファイル形式にて、変数のデータ型が定められた定義ファイルを生成する。制御装置は、変数の情報を伝送するために周期的なディジタル通信を行うように形成されている。制御装置は、基本ファイルに定められた変数のデータ型に基づいて、記憶部に含まれるメモリの入力領域および出力領域において変数の領域を割付ける。

Description

プログラマブルロジックコントローラと通信を行うロボットの制御装置

　本発明は、プログラマブルロジックコントローラと通信を行うロボットの制御装置に関する。

　機械を含む装置においては、装置に含まれるモータなどの駆動機を制御するためにスイッチおよびセンサ等が配置される。センサの出力または周辺機械の動作等に応じて、装置に含まれる駆動機を動作させる順序を制御するための装置として、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）が知られている（例えば、特開２００５－１４１４３５号公報）。プログラマブルロジックコントローラは、駆動機の起動および停止、およびセンサまたはスイッチからの信号の受信等の動作の順序を制御する（例えば、特開２００２－２６９０２４号公報）。

　プログラマブルロジックコントローラがロボットを備える装置を制御する場合に、プログラマブルロジックコントローラは、ロボットの制御装置とのデータの通信を行う（例えば、特開２０１９－１５９９９５号公報）。ロボットの制御装置とプログラマブルロジックコントローラとの間の通信に使用される変数には、通信を行うために整数型および文字列型等のデータ型が予め定められている。所定のデータ型の変数を通信するためにはデータ型の定義を定める必要が有る。

特開２００５－１４１４３５号公報 特開２００２－２６９０２４号公報 特開２０１９－１５９９９５号公報

　プログラマブルロジックコントローラとロボットの制御装置との間で、所定のデータ型の変数を通信する場合には、準備作業として、プログラマブルロジックコントローラにおいてデータ型の定義を手動で設定し、更に、ロボットの制御装置においてデータ型の定義を手動で設定する必要がある。このために、変数のデータ型の設定に時間がかかる。または、ロボットの機種およびＰＬＣの機種を特定して、専用の通信プロトコルにて通信することにより、変数のデータ型の定義を伝送することが考えられる。しかしながら、この方法では、使用することができるロボットの機種およびＰＬＣの機種が限定されてしまうという問題がある。

　本開示の一態様は、プログラマブルロジックコントローラと通信を行うロボットの制御装置である。制御装置は、プログラマブルロジックコントローラと制御装置との間で通信を行う変数のデータ型が定められた基本ファイルを記憶する記憶部を備える。制御装置は、基本ファイルに基づいて、プログラマブルロジックコントローラが読み込み可能なファイル形式にて、変数のデータ型が定められた定義ファイルを生成する定義ファイル生成部を備える。制御装置は、ロボットを駆動する時に変数の情報を伝送するために周期的なディジタル通信を行うように形成された伝送部を備える。制御装置は、基本ファイルに定められた変数のデータ型に基づいて、記憶部に含まれるメモリにおいて変数を入力するための入力領域および変数を出力するための出力領域に変数の領域を割付けるメモリ割付け部を備える。

　本開示の態様によれば、プログラマブルロジックコントローラと変数を伝送するための設定を容易に行えるロボットの制御装置を提供することができる。

実施の形態におけるロボット装置の斜視図である。 ロボット装置のブロック図である。 ロボット装置が実際の作業を行う前に行う準備作業のフローチャートである。 制御装置本体がＰＬＣのデータ型の定義ファイルを出力する時の模式図である。 ＰＬＣが定義ファイルを読み込んでデータ型の定義を設定する時の模式図である。 制御装置本体の処理部がメモリの入力領域および出力領域の割付けを行う時の模式図である。 メモリの入力領域および出力領域のインデックスの割付けを示す画面である。 ロボット装置が実際の作業を行う時の変数の伝送を説明する制御装置本体およびＰＬＣのブロック図である。 制御装置本体からＰＬＣに変数の情報を伝送するフローチャートである。 ＰＬＣから制御装置本体に変数の情報を伝送するフローチャートである。

　図１から図１０を参照して、実施の形態におけるロボットの制御装置について説明する。本実施の形態のロボット装置は、プログラマブルロジックコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称する）、ロボット、およびロボットの制御装置を備える。ロボットの制御装置は、ＰＬＣと予め定められた変数の情報を伝送するように形成されている。

　図１は、本実施の形態におけるロボット装置の斜視図である。本実施の形態のロボット装置８は、動作プログラムに基づいてワークを搬送する作業を行う。ロボット装置８は、エンドエフェクタとしての作業ツール２と、作業ツール２を移動するロボット１とを備える。作業ツール２は、ワークを把持するハンドである。ロボット１は、複数の関節部を含む多関節ロボットである。

　ロボット１は、ベース部１４に支持された旋回ベース１３を含む。旋回ベース１３は、ベース部１４に対して回転するように形成されている。ロボット１は、関節部を介して回動可能に支持された上部アーム１１および下部アーム１２を含む。また、上部アーム１１は、上部アーム１１の延びる方向に平行な回転軸の周りに回転する。ロボット１は、上部アーム１１の端部に回動可能に連結されているリスト１５を含む。リスト１５は、回転可能に形成されているフランジ１６を含む。作業ツール２は、リスト１５のフランジ１６に固定されている。本実施の形態のロボット１は、６個の駆動軸を有するが、この形態に限られない。作業ツールを移動することができる任意のロボットを採用することができる。

　本実施の形態の作業ツール２は、２つの爪部を有するハンドであるが、この形態に限られない。ロボット１には、ロボット装置が行う作業に応じて任意の作業ツールを取り付けることができる。例えば、ロボット装置がアーク溶接を行う場合には、溶接トーチをロボットに取り付けることができる。

　図２に、本実施の形態におけるロボット装置のブロック図を示す。図１および図２を参照して、ロボット１は、ロボット１の位置および姿勢を変化させるロボット駆動装置を含む。ロボット駆動装置は、アームおよびリスト等の構成部材を駆動する駆動機としてのモータを含む。作業ツール２は、作業ツール２を駆動するツール駆動装置を備える。ツール駆動装置は、作業ツール２の爪部を駆動するための駆動機としての加圧ポンプ等を含む。

　ロボット装置８は、ロボットの制御装置４を備える。制御装置４は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算処理装置（コンピュータ）を含む制御装置本体４１を備える。

　制御装置本体４１の演算処理装置は、予め定められた情報を記憶する記憶部４２を含む。記憶部４２は、ロボット１および作業ツール２の制御に関する情報を記憶する。記憶部４２は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。例えば、記憶部４２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体、または光記憶媒体等の記憶媒体にて構成することができる。

　記憶部４２は、プロセッサと情報の通信を行う記憶装置としてのメモリを含む。本実施の形態のメモリは、揮発性メモリであるＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）にて構成されている。メモリは、バスを介してプロセッサと接続されている。記憶部４２は、ＳＲＡＭの他にも、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）および動作プログラムのバックバックパップを記憶するＦＲＡＭ（登録商標）（Ferroelectric Random Access Memory）を含んでいても構わない。または、記憶部４２は、ＣＰＵの内部に配置されるレジスタを含んでいても構わない。

　制御装置４の演算処理装置は、動作指令を送出する動作制御部４３を含む。動作制御部４３は、動作プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。動作制御部４３は、記憶部４２に記憶された情報を読み取り可能に形成されている。動作プログラムは、例えば、記憶部４２のメモリに記憶される。動作制御部４３は、動作プログラムに基づいて、ロボット１を駆動するための動作指令をロボット駆動装置に電気を供給する電気回路に送出する。動作制御部４３は、動作プログラムに基づいて、作業ツール２を駆動するための動作指令を、ツール駆動装置に電気を供給する電気回路に送出する。ロボット１および作業ツール２は、動作プログラムに基づいて駆動する。

　制御装置４は、作業者がロボット１を手動にて駆動したり、制御に必要な情報を入力したり、制御に必要な情報を確認したりするための教示操作盤２１を含む。教示操作盤２１は、ロボット装置８の制御に関する情報を表示する表示部２２と、キーボードおよびダイヤル等の入力機器から構成される入力部２３とを含む。表示部２２は、液晶表示パネルなどの表示パネルにより構成されることができる。教示操作盤２１は、制御装置本体４１と電気的に接続されている。

　ロボット装置８は、ロボット１および作業ツール２の動作を制御するＰＬＣ６を含む。ＰＬＣ６は、複数の駆動機を予め定められた順序にて駆動する制御を行う。ＰＬＣ６は、センサまたはスイッチ等からの信号を受信する。ＰＬＣ６は、駆動機の動作を開始したり停止したり、動作プログラムを開始したり停止したり、動作を修正したりする指令を制御装置本体４１に送出する。ＰＬＣには、任意の入力機器および出力機器が接続される。ＰＬＣには、ロボットの制御装置４以外の機械およびセンサ等が接続されていても構わない。

　本実施の形態では、制御装置４とＰＬＣ６との間で通信を行う変数のデータ型が予め定められている。変数のデータ型は、ロボットの制御に関連する変数の情報の伝送を行うために定められている。制御装置４にて定められる変数のデータ型の定義と、ＰＬＣにて定められる変数のデータ型の定義は同一である。すなわち、共通のデータ型の変数にてデータの通信を行う。変数のデータ型としては、整数型、実数型、および文字列型などが含まれる。ロボットの制御に使用される変数のデータ型の情報を含む基本ファイルは、後述するように、作業者により生成されて、制御装置本体４１の記憶部４２のメモリに記憶される。

　制御装置本体４１の演算処理装置は、情報の処理および演算を行う処理部４５を含む。処理部４５は、ＰＬＣが読み込み可能なファイル形式にて変数のデータ型が定められた定義ファイルを生成する定義ファイル生成部４６を含む。定義ファイル生成部４６は、作業者により生成された変数のデータ型が定められた基本ファイルに基づいて、定義ファイルを生成する。処理部４５は、メモリにおいて変数を入力するための入力領域および変数を出力するための出力領域に変数の領域を割付けるメモリ割付け部４７を含む。メモリ割付け部４７は、基本ファイルに定められた変数のデータ型に基づいて、入力領域および出力領域にそれぞれの変数のためのインデックスを割付ける作業を行う。

　処理部４５は、ロボット装置８が実際の作業を行うために通信する場合に、データの変換を行う変換部５０を備える。処理部４５は、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行う変換プログラムを生成するプログラム生成部４８を含む。プログラム生成部４８は、変換部５０を駆動するための変換プログラムを生成する。変換部５０は、プログラム生成部４８にて生成された変換プログラムに基づいて、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を実施する。

　処理部４５は、ＰＬＣ６が変換プログラムを生成するための関数ファイルを生成する関数生成部４９を備える。ＰＬＣ６にて生成される変換プログラムは、制御装置本体４１の変換プログラムと同様に、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との変換を行うためのプログラムである。

　処理部４５は、ロボット装置８を駆動する時に変数の情報を伝送するために、周期的なディジタル通信を行うように形成された伝送部５１を含む。本実施の形態におけるロボット装置８は、ロボット装置８を駆動する時の制御装置本体４１とＰＬＣ６との間の通信方法として、通信周期（RPI）にて周期的に通信する方法を採用する。例えば、Ethernet/IP（登録商標）のプロトコルでは、Implicit通信と称されている通信方法が対応する。ロボットの制御装置本体４１とＰＬＣ６との間の通信では、ＯＮまたはＯＦＦの２値の信号にて構成されるディジタル信号が伝送される。

　上記の制御装置本体４１の処理部４５、定義ファイル生成部４６、メモリ割付け部４７、プログラム生成部４８、関数生成部４９、変換部５０、および伝送部５１は、予め定められたプログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサがプログラムを読み込んでプログラムに定められた制御を実施することにより、それぞれのユニットとして機能する。

　本実施の形態のＰＬＣ６は、プロセッサとしてのＣＰＵを有する演算処理装置を含む。演算処理装置は、予め定められた情報を記憶する記憶部６２を含む。記憶部６２は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。記憶部６２は、制御装置本体４１の記憶部４２と同様に複数の記憶媒体を含むことができる。

　本実施の形態の記憶部６２は、プロセッサにバスを介して接続されたメモリであるＳＲＡＭを含む。また、ＰＬＣ６は、プロセッサとメモリとが配置されている部分から分離して配置されている補助記憶装置（ストレージ）を含んでいても構わない。補助記憶装置は、プロセッサに対して通信インターフェイスを介して接続されている。補助記憶装置には、任意の情報を記憶することができる。補助記憶装置としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ、および光学記憶装置等が例示される。

　ＰＬＣ６は、ＰＬＣ６に接続されている装置、センサ、またはスイッチ等からの信号を受信したり、ＰＬＣ６に接続されている装置に指令を送出したりする指令部６３を含む。指令部６３は、予め定められたＰＬＣのプログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。

　ＰＬＣ６の演算処理装置は、情報の演算および処理を行う処理部６５を含む。処理部６５は、変数のデータ型の定義ファイルを取得して、ＰＬＣ６に変数のデータ型の定義を設定する定義設定部６６を含む。処理部６５は、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行うための変換プログラムを生成するプログラム生成部６７を含む。プログラム生成部６７は、制御装置本体４１の関数生成部４９にて生成された関数ファイルを読み込む。プログラム生成部６７は、関数ファイルに基づいて、ＰＬＣ６にて使用する変換プログラムを生成する。

　処理部６５は、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行う変換部６８を含む。変換部６８は、プログラム生成部６７にて生成された変換プログラムに基づいて、変数の情報とディジタル通信の信号との間の変換を行う。処理部６５は、ロボット装置８を駆動する時に変数の情報を伝送するために、制御装置本体４１と周期的なディジタル通信を行うように形成された伝送部６９を含む。

　ＰＬＣ６の処理部６５、定義設定部６６、プログラム生成部６７、変換部６８、および伝送部６９は、予め定められたプログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサがプログラムを読み込んでプログラムに定められた制御を実施することにより、それぞれのユニットとして機能する。

　本実施の形態におけるＰＬＣ６は、作業者がＰＬＣ６に直接的に情報を入力するための入力部７１と、ＰＬＣ６に関する情報を表示する表示部７０とを含む。入力部７１は、キーボード、ボタン、およびダイヤル等の入力機器により構成されている。表示部７０は、表示パネルなどの情報を表示する装置により構成されている。

　図３に、本実施の形態におけるロボット装置の設定を行う準備作業のフローチャートを示す。本実施の形態では、制御装置本体４１とＰＬＣ６との間で変数の通信を行うための設定を実施する。ステップ１１１からステップ１１４では、ＰＬＣ６において変数のデータ型の定義を設定する作業を行う。ステップ１１５において、制御装置本体４１の処理部４５は、制御装置本体４１のメモリに対してDI領域およびDO領域を割り付ける制御を実施する。メモリ割付け部４７は、入力信号のためのDI領域および出力信号のためのDO領域において、それぞれの変数が使用するインデックスを設定する。

　ステップ１１６からステップ１１８においては、制御装置４およびＰＬＣ６において、ディジタル通信の信号と変数の情報とを変換する変換プログラムを生成する。そして、制御装置本体４１の記憶部４２およびＰＬＣ６の記憶部６２に変換プログラムを記憶する。始めに、ステップ１１１からステップ１１４において、ＰＬＣ６に変数のデータ型の定義を設定する制御について説明する。

　図４に、ＰＬＣのために変数のデータ型の定義ファイルの生成を説明する模式図を示す。図３および図４を参照して、ステップ１１１において、作業者は、制御装置４において構造体の名称、構造体に含まれる変数の名称、および変数のデータ型を含む変数の定義を設定する。作業者は、教示操作盤２１の表示部２２に表示される画面を見ながら入力部２３を操作して構造体の名称等を設定する。

　教示操作盤２１の表示部２２に、画像２４ａ，２４ｂが表示される。複数の変数が含まれる構造体の一覧の画面では画像２４ａが表示される。画像２４ａでは、３個の構造体の名称が表示されている。作業者は、入力部２３の操作により構造体の名称を入力する。構造体FRC_COORDSYS_Tは、ロボット装置に設定される座標系を変数として含む構造体である。構造体FRC_POS_Tは、ロボット装置に設定される座標系の座標値を変数として含む構造体である。構造体FRC_STRING_Tは、エラーメッセージを変数として含む構造体である。このように、作業者は、複数の構造体の名称の一覧を見ながら、構造体の名称を設定することができる。設定された構造体の名称は、記憶部４２のメモリに記憶される。

　次に、作業者は、構造体の名称の一覧の画像２４ａから一つの構造体を選定する。作業者は、表示部２２に表示される画面を変数のデータ型の定義の画面に切替える。表示部２２には、変数の定義が示された画像２４ｂが表示される。変数のデータ型の定義の画面では、作業者は、「IN/OUT」の項目において、構造体に含まれる変数が制御装置４に入力される変数、出力される変数、または入力および出力される変数かを定義する。また、作業者は、構造体に含まれる変数の名称、および変数のデータ型の定義を入力する。ここでの画像２４ｂの例では、構造体FRC_COORDSYS_Tが選定されている。

　画像２４ｂでは、２行目の「IN/OUT」の項目において、「OUTPUT」が指定されている。変数の定義として、この構造体に含まれる変数が制御装置４から出力されることが設定されている。変数が制御装置４に入力される場合には「INPUT」と設定される。また、変数が制御装置４に対して入力および出力される変数である場合には「INOUT」と設定される。

　次に、構造体に含まれる変数の名称および変数のデータ型の定義が設定されている。作業者は、変数の名称として任意の名称を入力することができる。ここでの例では、構造体FRC_COORDSYS_Tに含まれる変数として、変数UTOOLNUM、変数UFRAMENUM、およびHEADERが設定されている。変数UTOOLNUMは、ツール座標系の番号を示す。UFRAMENUMは、ユーザ座標系の番号を示す。変数HEADERは、ロボットの姿勢に関する数値を示す。

　変数のデータ型の定義の画面において、作業者は、構造体に含まれる変数のデータ型の定義を設定する。それぞれの変数に対して、データ型が設定される。例えば、変数UTOOLNUMのデータ型は、負ではない整数型であるUSINTである。変数HEADERについては、８個のUSINTの配列が定められている。すなわち、変数HEADERは、８個の整数型の変数にて構成されている。設定された変数のデータ型の定義は、記憶部４２のメモリに基本ファイル２８として記憶される。このように、作業者は、教示操作盤２１の入力部２３を操作することにより、それぞれの構造体の名称および構造体に含まれる変数の定義を設定することができる。

　それぞれの構造体は、制御装置が実施する制御に応じて選定されることができる。例えば、制御装置は、１つのプログラムを実行する場合に、１番と２番の構造体とを選定し、他のプログラムを実行する場合に、１番から３番の構造体を選定しても構わない。また、本実施の形態においては、複数の変数を含む構造体を定義しているが、この形態に限られず、構造体を定義せずに変数のデータ型を設定しても構わない。

　ここで、ＰＬＣの開発の効率化を目的としたPLCopen（登録商標）と称される機関の規格（国際標準：IEC61131-3）が知られている。この規格に従って製造されたＰＬＣは、規格に従った形式のファイルを読み込んだり、規格に従った変数の定義を使用したりすることができる。本実施の形態のＰＬＣは、PLCopenの規格に従って製造されている。ここでの例では、作業者は、PLCopenの規格にて定義されたデータ型にて変数のデータ型を設定している。

　本実施の形態の処理部４５は、作業者の操作に応じて定められた変数のデータ型の定義を含む基本ファイル２８を生成する。本実施の形態では、基本ファイル２８は、画像２４ｂに示されるように、それぞれの構造体ごとに生成される。基本ファイル２８は、記憶部４２のメモリに記憶される。基本ファイル２８は、この形態に限られず、複数の構造体の変数の定義を含むように形成されていても構わない。または、構造体が設定されない場合には、基本ファイル２８に構造体の名称は含まれずに、変数の定義が含まれていても構わない。

　次に、ステップ１１２において、作業者は、変数のデータ型の定義ファイルを出力するか否かを選定する。例えば、一部の構造体および変数の設定が終了していない場合には、ステップ１１１に戻り、作業者は、構造体および変数の設定を繰り返す。変数のデータ型の定義ファイルを出力する場合には、作業は、ステップ１１３に移行する。ステップ１１３において、処理部４５の定義ファイル生成部４６は、データ型の定義ファイル２５を出力する。ＰＬＣ６は、データ型の定義ファイル２５を読み込む。

　作業者は、構造体の一覧の画面において、一つの構造体を選択する。画像２４ａの下部に配置されている定義ファイルを出力する「OutPut XML file」のボタンを押す。処理部４５の定義ファイル生成部４６は、ＰＬＣ６において変数のデータ型を設定するための変数のデータ型の定義ファイル２５を出力する。定義ファイル生成部４６は、ＰＬＣ６の処理部６５が読み込むことが可能な形式のファイルを出力する。本実施の形態では、定義ファイル生成部４６は、構造体ごとにデータ型の定義ファイルを生成する。ここでの例では、構造体FRC_COORDSYS_Tに関するデータ型の定義ファイル２５が生成されている。

　本実施の形態のＰＬＣ６は、PLCopenの規格に準拠しているために、定義ファイル生成部４６は、規格にて定められたファイル形式にて定義ファイル２５を生成する。ここでの例では、定義ファイル生成部４６は、XML形式にて変数のデータ型の定義ファイル２５を出力する。

　定義ファイル生成部４６は、変数のデータ型の定義が設定された基本ファイル２８に基づいて、変数のデータ型の定義ファイル２５を生成する。定義ファイル生成部４６は、XMLファイルのテンプレート（フォーマット）に、構造体の名称、変数の名称、および変数のデータ型等の基本ファイル２８に定められた項目を配置することにより、データ型の定義ファイル２５を生成する。ここでの例では、定義ファイル生成部４６は、ファイル名が「FRC_COORDSYS_T.xml」の定義ファイル２５を出力する。

　変数のデータ型の定義ファイル２５には、XML形式にて、構造体の名称、それぞれの変数の名称、および変数のデータ型が定められている。ここでは変数UTOOLNUM、変数UFRAMENUM、および変数HEADERのデータ型の定義が定められている。PLCopenに準拠したXML形式にて定義ファイルを生成することにより、ＰＬＣ６の処理部６５は、予め記憶されたソフトウエアを用いて定義ファイル２５を読み込むことができる。

　なお、基本ファイル２８には、変数が制御装置に入力または出力されるのかを指定する情報（IN/OUT）が含まれているが、この入力および出力の指定については、ロボットの制御装置におけるメモリの領域の割付けに使用する。本実施の形態では、入力および出力の指定は、データ型の定義ファイル２５には反映されない。

　本実施の形態においては、定義ファイル生成部４６は、１つの構造体に対して１つのデータ型の定義ファイルを出力しているが、この形態に限られず、複数の構造体を含む定義ファイルを出力しても構わない。

　図５に、変数のデータ型の定義ファイルがＰＬＣに読み込まれるときの説明図を示す。図２、図３、および図５を参照して、ステップ１１４において、ＰＬＣ６の処理部６５の定義設定部６６は、データ型の定義ファイル２５に基づいてＰＬＣ６において変数のデータ型の定義を自動的に設定する。ＰＬＣ６は、定義ファイル生成部４６にて生成された定義ファイル２５を、任意の方法にて読み込むことができる。例えば、ＰＬＣ６は、通信装置を介して定義ファイル２５を取得する。ＰＬＣ６の処理部６５の定義設定部６６は、データ型の定義ファイル２５を取得する。

　次に、定義設定部６６は、XML形式のデータ型の定義ファイル２５からそれぞれの変数のデータ型の定義を取得して、変数のデータ型の定義を設定する。定義設定部６６は、ＰＬＣ６の記憶部６２に、データ型の定義を記憶させる。ここでは、構造体FRC_COORDSYS_Tに含まれる変数のデータ型の定義の一覧表２６が示されている。変数UTOOLNUM等のそれぞれの変数について、USINT等のデータ型の定義が定められている。変数のデータ型の定義の情報は、例えば、記憶部６２のメモリに記憶しておことができる。ここで、ＰＬＣ６に、他の変数のデータ型の定義が既に設定されている場合には、新たな変数のデータ型の定義として追加される。

　このように、ロボットの制御装置４において作業者がＰＬＣ６と通信するための変数およびデータ型を基本ファイル２８に設定すると、制御装置４は、基本ファイル２８に基づいて、変数のデータ型の定義ファイル２５を生成する。ＰＬＣ６は、変数のデータ型の定義ファイル２５を読み込んで、変数のデータ型の定義を設定することができる。従来の技術においては、制御装置とＰＬＣとの両方の装置において、手動にて変数のデータ型の定義を設定する必要があった。しかしながら、本実施の形態では、制御装置に入力したデータ型の定義に基づいて、ＰＬＣにおける変数のデータ型の定義を自動的に設定することができる。このために、ＰＬＣの設定を容易に行うことができる。

　図３を参照して、次に、ステップ１１５において、制御装置４は、メモリの領域の割付けを自動的に実施する。本実施の形態においては、制御装置本体４１とＰＬＣ６との間で、変数の情報を通信する方法として、周期的なディジタル通信を実施する。周期的なディジタル通信は、所定の周期にて入力および出力をチェックしている通信の方法である。

　従来の技術においては、文字列等の情報の通信を行うために、所定の通信プロトコルのメッセージ通信が利用されている。メッセージ通信は、特定の時期でデータを伝送する通信方法であり、Ethernet/IPのプロトコルではExplicit通信と称されている。メッセージ通信では、それぞれの装置および通信プロトコルごとに専用のパラメータが必要であり、パラメータの設定が難しいという問題がある。これに対して、周期的なディジタル通信では、通信を行うためのパラメータの設定がメッセージ通信と比べて容易になる。周期的なディジタル通信は、汎用的な通信方法であり、多くの通信プロトコルに対応をしている。このために、多くの製造者の装置において周期的なディジタル通信を実施することができる。ここで、周期的なディジタル通信を実施する場合に、ロボットの制御装置４のメモリにおいて、入力領域および出力領域の割付けが必要になる。

　図６に、構造体に含まれる変数とロボットの制御装置のメモリの説明図を示す。図６には、表示部に表示される変数のデータ型の定義の画面と制御装置のメモリの模式図とが示されている。それぞれの変数のデータ型の定義の画面では、構造体に含まれる変数の定義を示す画像２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが表示されている。

　画像２４ｂ，２４ｃには、制御装置本体４１から出力されるDO信号となる構造体FRC_COORDSYS_Tの変数と構造体FRC_POS_Tの変数とが示されている。画像２４ｃには、ＰＬＣ６から制御装置本体４１に入力されるDI信号となる構造体FRC_STRING_Tの変数が示されている。これらの変数の定義は基本ファイル２８にて定められて記憶部４２のメモリに記憶されている。

　それぞれの変数は、データ型に応じて制御装置本体４１のメモリ５３の領域を確保する必要がある。作業者は、メモリ５３の領域に対して、出力される変数の信号を格納する領域であるDO領域５３ａと、入力される変数の信号を格納する領域であるDI領域５３ｂとを割り付ける。ここでは、DO領域５３ａのそれぞれのビットには、例えば、DO[1]、DO[2]、およびDO[3]などのインデックスが付けられている。１つのインデックスには、「０」または「１」の２値の信号、すなわち「ＯＮ」または「ＯＦＦ」の信号を記憶することができる。また、DI領域５３ｂのそれぞれのビットには、例えば、DI[1]、DI[2]、およびDI[3]等のインデックスが付されている。

　図７に、表示部が表示するDO領域およびDI領域に割付けられたインデックスの一覧の画面を示す。図７では、それぞれの構造体の変数に対してメモリ領域の割付けを示す画像２７ａ，２７ｂを示している。作業者は、メモリ５３において変数を入力するための入力領域DIおよび変数を出力するための出力領域DOを予め割付けることができる。ここでの例では、教示操作盤２１の表示部２２に、DO領域５３ａの割付けに関する画像２７ａおよびDI領域５３ｂの割付に関する画像２７ｂが表示されている。画像２７ａ，２７ｂには、構造体の変数に対応して割付けられたメモリ５３のDO[1｝等のインデックスが示されている。また、それぞれのインデックスに対応する変数が分かる様に、コメントの欄に変数名が自動的に表示されている。例えば、DO[1]からDO[8]までは、構造体FRC_COORDSYS_Tの変数UTOOLNUMに割付けられている。

　図６および図７を参照して、処理部４５のメモリ割付け部４７は、メモリ５３のDO領域５３ａおよびDI領域５３ｂに対して変数のビット列を設定する。制御装置４から出力される信号は、DO領域５３ａに割付けられる。例えば、画像２４ｂに示される構造体FRC_COORDSYS_Tにおいては、項目IN/OUTにおいて「OUTPUT」が指定されている。構造体FRC_COORDSYS_Tに含まれる変数は、DO領域５３ａに設定されている。制御装置４に入力される信号は、DI領域５３ｂに割付けられる。例えば、画像２４ｄにて示されている構造体FRC_STRING_Tでは、項目IN/OUTにおいて「INPUT」が指定されている。構造体FRC_STRING_Tに含まれる変数STRINGは、DI領域５３ｂに設定されている。

　メモリ割付け部４７は、変数のデータ型に応じてビット列を確保する。例えば、データ型がUSINTであれば、ディジタル通信の信号を８個のビットにて表すことができる。８個のビットを用いることにより、０から２５５までの２５６個の数値を使用することができる。画像２４ｂに示される変数UTOOLNUMは、DO領域５３ａにおいて、DO[1]からDO[8]までのインデックスが設定され、変数UFRAMENUMは、DO[9]からDO[16]までのインデックスが設定されている。

　画像２４ｂに示される変数HEADERのデータ型のUSINT[0-7]は、８ビットの配列が８個になる。すなわち、DO領域５３ａにおいて、６４個のインデックスが必要になる。変数HEADERは、DO[17]からDO[80]までのインデックスが設定されている。画像２４ｃにおける変数POSITIONのデータ型のREALは、実数型であることを示している。例えば、実数型の変数は３２ビットを使用する。ここでは、０から８までの９個の実数型の変数の配列が定義されているために、３２×９＝２８８個のインデックスが必要になる。変数POSITIONは、DO[81]からDO[368]までのインデックスが設定されている。

　画像２４ｄに表示されている変数STRINGのデータ型STRINGは、文字列型であることを示している。データ型のSTRINGの１個の変数は、８ビットを使用する。ここでは、この変数が３６個あることが定義されているために、８×３６＝２８８個のインデックスが必要になる。変数STRINGは、DI領域５３ｂにおいて、DI[1]からDI[288]までのインデックスが設定されている。

　このように、メモリ割付け部４７は、それぞれのデータ型に応じて必要なビット列を算出し、DO領域５３ａまたはDI領域５３ｂに自動的に割付ける。メモリ割付け部４７は、変数に使用されるビット列が連続した番号のインデックスになるように割付けを行う。また、小さな番号のインデックスから番号が飛ばないように順にインデックスを設定する。この制御を行うことにより、メモリの領域を無駄なく効率的に使用することができる。

　なお、変数のデータ型の定義の画面（図４および図６の画像２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを参照）において、変数が入力および出力されることを指定した場合に、DO領域５３ａおよびDI領域５３ｂの両方に変数を伝送するための領域が確保される。そして、インデックスの一覧の画面においては、DO領域およびDI領域のコメントの欄に同一の変数の名称が表示される。このように、本実施の形態では、制御装置のメモリの領域を変数のデータ型に応じて自動的に割付けることができる。このために、作業者が手動でメモリの割付を行う必要が無く、容易にメモリの割付けを行うことができる。

　また、上記の変数の通信に利用しないメモリの領域においては、従来技術のように任意の信号の割付けを行うことができる。例えば、図７を参照して、DI領域のDI[289]以降のインデックスにおいては、ＰＬＣ６からの信号を作業者が手動で割り付けることができる。ここでの例は、作業者は、DI[289]には、ロボットの特定のプログラムを開始する指令を割付けている。作業者は、DI[290]には、ロボットの特定のプログラムを一時的に停止する指令を割付けている。また、作業者は、DI[291]には、ロボットの特定のプログラムを中断する指令を割付けている。

　ところで、本実施の形態では、ロボット装置が実際に作業を行うときに、ロボットの制御装置４とＰＬＣ６との間で通信する場合に、数値または文字列を含む変数の情報（データ）をディジタル信号（０および１のビット列）に変換したり、ディジタル信号を変数の情報に変換したりする。

　図３を参照して、ステップ１１６からステップ１１８においては、制御装置本体４１とＰＬＣ６とが周期的なディジタル通信を行う為に、変数の情報とディジタル通信の信号とを変換する変換プログラムを生成する。

　図２および図３を参照して、ステップ１１６においては、制御装置本体４１のプログラム生成部４８は、制御装置４の変換プログラムを生成する。図２を参照して、処理部４５のプログラム生成部４８は、制御装置本体４１において、変数の情報と「１」および「０」にて構成されるディジタル通信の信号との間の変換を行う変換プログラムを生成する。プログラム生成部４８は、例えば、１０進法の数値データと２進法のディジタル通信の信号のビット列との間の変換を行う変換プログラムを生成する。

　また、プログラム生成部４８は、ＰＬＣ６から受信したディジタル通信の信号を変数の情報に変換した後に、変数の情報を記憶部４２のメモリに格納する指令を含むように変換プログラムを生成する。本実施の形態では、ＰＬＣ６から受信した信号が文字列の場合には、文字列をメモリの文字列領域に記憶する変換プログラムを生成する。また、ＰＬＣ６から受信した信号が数値の場合には、メモリの数値領域に記憶する変換プログラムを生成する。

　次に、ステップ１１７において、制御装置４の処理部４５の関数生成部４９は、ＰＬＣ６において変換プログラムを生成するための関数ファイル（FRC_Read_IO.xml）を生成する。関数生成部４９は、ＰＬＣ６が読み込み可能なファイルの形式にて関数ファイルを出力する。ＰＬＣ６は、この関数ファイルを読み込む。ＰＬＣ６の変換プログラムにおいても、制御装置４の変換プログラムと同様に、データ型に基づく変数の情報（数値または文字列）と、ディジタル通信の信号（０および１のビット列）との間の変換を行う指令を含んでいる。

　関数ファイルには、例えば、ＰＬＣ６の変換プログラムにて使用する関数が含まれている。本実施の形態の関数生成部４９は、PLCopenの規格に定められているXML形式にて、関数ファイルを生成する。このために、本実施の形態のPLCopenの規格に準拠したＰＬＣ６は、予め準備されたソフトウエアを用いて、関数ファイルを読み込むことができる。

　次に、ステップ１１８において、ＰＬＣ６の処理部６５のプログラム生成部６７は、関数ファイルに基づいてＰＬＣ６における変換プログラムを生成する。ＰＬＣ６の変換プログラムによる処理としては、制御装置本体４１から受信するディジタル通信の信号を数値または文字列を含む変数の情報に変換する。または、ＰＬＣ６から制御装置本体４１に送信する変数の情報をディジタル通信の信号に変換する。

　制御装置本体４１の変換部５０およびＰＬＣ６の変換部６８は、それぞれの変換プログラムに基づいて変数の情報またはディジタル通信の信号を変換する。例えば、数値は、USINT、REAL、DINT等のデータ型に応じてバイト変換することができる。また、STRING等の文字列は、例えば、ASCII変換に基づいて、文字列をディジタル通信の信号に変換したり、ディジタル通信の信号を文字列に変換したりすることができる。

　本実施の形態では、制御装置本体４１のプログラム生成部４８が、基本ファイルに基づいて、変数の情報とディジタル通信の信号との間の変換を行う変換プログラムを生成する。また、制御装置本体４１は、ＰＬＣ６において変換プログラムを生成するための関数ファイルを生成する。そして、ＰＬＣ６のプログラム生成部６７が関数ファイルを用いて変換プログラムを生成する。このように、作業者が変換プログラムを生成する必要は無く、自動的に変換プログラムを生成することができる。この結果、ロボットの制御装置およびＰＬＣの事前の設定作業を容易に行うことができる。

　図８に、ロボット装置が実際の作業を行うときの変数の通信を説明する制御装置本体およびＰＬＣのブロック図を示す。図２および図８を参照して、制御装置本体４１の記憶部４２のメモリ５３には、前述の通りにDO領域５３ａとDI領域５３ｂとが割付けられている。ＰＬＣ６の演算処理装置のメモリ７３においても、変数の入力および出力を行うために、入力領域および出力領域が確保されている。記憶部６２のメモリ７３では、ＰＬＣ６に入力される信号を格納する領域であるINPUT領域７３ｂと、ＰＬＣ６から出力される信号を格納する領域であるOUTPUT領域７３ａとが割付けられている。

　ＰＬＣ６のメモリ７３には、通信する変数に関して、制御装置本体４１のメモリ５３に対応する領域が割付けられている。ＰＬＣ６のINPUT領域７３ｂは、制御装置本体４１のメモリ５３のDO領域５３ａと同様の変数のインデックスが割付けられている。ＰＬＣ６のOUTPUT領域７３ａは、制御装置本体４１のメモリ５３のDI領域５３ｂと同様の変数のインデックスが割付けられている。

　制御装置本体４１の伝送部５１は、DO領域５３ａに記憶されている信号の情報を周期的にＰＬＣ６に送信する。ＰＬＣ６の伝送部６９は、この情報をINPUT領域７３ｂに格納する。ＰＬＣ６の伝送部６９は、OUTPUT領域７３ａに記憶されている信号の情報を周期的に制御装置本体４１に送信する。制御装置本体４１の伝送部５１は、DI領域５３ｂにこの情報を格納する。それぞれの領域における変数に対応するインデックスは定まっている。入力領域全体の信号および出力領域全体の信号の伝送を周期的に繰り返すことにより、それぞれの変数の入力および出力の通信を行うことができる。

　図９に、制御装置本体からＰＬＣに変数の情報を伝送するときの制御のフローチャートを示す。図２、図８、および図９を参照して、制御装置本体４１のプログラム生成部４８は、予め変換プログラム５７を生成する。記憶部４２のメモリ５３は、制御装置本体４１のための変換プログラム５７を記憶する。ＰＬＣ６のプログラム生成部６７は、関数ファイルに基づいて予め変換プログラム７５を生成する。記憶部６２のメモリ７３は、ＰＬＣ６のための変換プログラム７５を記憶する。

　ステップ１２１において、制御装置本体４１の変換部５０は、入力データ３１を取得する。入力データ３１には、それぞれの変数の情報（数値または文字列）が含まれている。例えば、変換部５０は、構造体FRC_COORDSYS_Tの変数UTOOLNUMが２である情報を取得する。

　ステップ１２２において、処理部４５の変換部５０は、変換プログラム５７に基づいて、文字列または数値を含むデータをディジタル通信の信号であるDO信号に変換する。ステップ１２３において、変換部５０は、ディジタル通信の信号をメモリ５３のDO領域５３ａに記憶する。すなわち、０および１にて構成されるビット列をメモリ５３のDO領域５３ａに記憶する。

　次に、ステップ１２４において、制御装置本体４１の伝送部５１は、DO信号をＰＬＣ６に送信する。ステップ１２５において、ＰＬＣ６の伝送部６９は、DO信号をＰＬＣ６のINPUT信号として受信する。伝送部６９は、INPUT信号をメモリ７３のINPUT領域７３ｂに記憶する。すなわち、０および１にて構成されるビット列をメモリ７３のINPUT領域７３ｂに記憶する。

　次に、ステップ１２６において、ＰＬＣ６の変換部６８は、ＰＬＣにおける変換プログラム７５をメモリ７３から取得する。変換部６８は、変換プログラム７５に基づいてINPUT信号を文字列または数値を含むデータに変換する。図８では、構造体FRC_COORDSYS_Tの変数の受信データ３２が示されている。変数UTOOLNUMが２であり、変数UFRAMENUMが１である等の情報が、制御装置本体４１から受信される。

　ステップ１２７において、処理部６５は、文字列または数値を含むデータをＰＬＣ６の記憶部６２に記憶する。ここでの例では、受信データ３２に示されるそれぞれの変数のデータが記憶部６２のメモリ７３に記憶される。

　このように、制御装置本体４１において数値または文字列を含む変数の情報がディジタル通信の信号に変換されてＰＬＣ６に送出される。ＰＬＣ６においてディジタル通知の信号から変数の情報に変換されることができる。

　図１０に、ＰＬＣから制御装置本体に変数の情報を伝送するときの制御のフローチャートを示す。図２、図８、および図１０を参照して、ＰＬＣ６は、入力データ３３に示されているように、構造体FRC_STRING_Tの変数STRING[0]および変数STRING[1]を、制御装置本体４１に伝送する。変数STRING[0]および変数STRING[1]のデータ型は、文字列型のSTRINGである。ここでは、変数STRING[0]は、文字の「A」であり、変数STRING[1]は、文字の「ｂ」である。

　ステップ１３１において、ＰＬＣ６の処理部６５の変換部６８は、文字列または数値のデータ（変数の情報）を取得する。ステップ１３２において、変換部６８は、文字列または数値を含むデータを、ＰＬＣ６のディジタル通信の出力の信号であるOUTPUT信号に変換する。OUTPUT信号は、１または０のビット列にて構成される。ステップ１３３において、変換部６８は、OUTPUT信号のビット列をメモリ７３のOUTPUT領域７３ａに記憶する。

　ステップ１３４において、ＰＬＣ６の処理部６５の伝送部６９は、OUTPUT信号を制御装置本体４１に送信する。ステップ１３５において、制御装置本体４１の伝送部５１は、OUTPUT信号をDI信号として受信する。伝送部５１は、メモリ５３のDI領域５３ｂに、DI信号のビット列を記憶する。

　ステップ１３６において、制御装置本体４１の変換部５０は、変換プログラム５７に基づいて、DI信号を文字列または数値を含むデータ（変数の情報）に変換する。ステップ１３７において、変換部５０は、変数の情報を記憶部４２のメモリ５３に記憶する。ここでは、変換部５０は、文字列の変数を文字列領域５４ｂに記憶させる。変換部５０は、数値の変数を数値領域５４ａに記憶させる。ここでの例では、文字「Ａ」および文字「ｂ」が、文字列領域５４ｂに格納されている。

　このように、ＰＬＣ６において数値または文字列を含む変数の情報がディジタル通信の信号に変換されて制御装置本体４１に送出される。制御装置本体４１においてディジタル通信の信号から変数の情報に変換することができる。

　上記の実施の形態においては、周期的なディジタル通信の信号として、ビット列の信号を示しているが、この形態に限られず、バイト列の信号を採用しても構わない。すなわち複数のバイト列の信号を含むディジタル通信を実施しても構わない。

　上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。また、上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

　１　ロボット
　４　制御装置
　６　ＰＬＣ
　８　ロボット装置
　２５　定義ファイル
　２８　基本ファイル
　４１　制御装置本体
　４２　記憶部
　４５　処理部
　４６　定義ファイル生成部
　４７　メモリ割付け部
　４８　プログラム生成部
　４９　関数生成部
　５０　変換部
　５１　伝送部
　５３　メモリ
　５３ａ　DO領域
　５３ｂ　DI領域
　５７　変換プログラム
　６２　記憶部
　６５　処理部
　６６　定義設定部
　６７　プログラム生成部
　６８　変換部
　６９　伝送部
　７３　メモリ
　７３ａ　OUTPUT領域
　７３ｂ　INPUT領域
　７５　変換プログラム

Claims (4)

1. 　プログラマブルロジックコントローラと通信を行うロボットの制御装置であって、
   　プログラマブルロジックコントローラと制御装置との間で通信を行う変数のデータ型が定められた基本ファイルを記憶する記憶部と、
   　前記基本ファイルに基づいて、プログラマブルロジックコントローラが読み込み可能なファイル形式にて、変数のデータ型が定められた定義ファイルを生成する定義ファイル生成部と、
   　ロボットを駆動する時に変数の情報を伝送するために周期的なディジタル通信を行うように形成された伝送部と、
   　前記基本ファイルに定められた変数のデータ型に基づいて、前記記憶部に含まれるメモリにおいて変数を入力するための入力領域および変数を出力するための出力領域に変数の領域を割付けるメモリ割付け部と、を備える、ロボットの制御装置。
2. 　プログラマブルロジックコントローラと通信する時に、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行う変換部を備える、請求項１に記載のロボットの制御装置。
3. 　データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行うための変換プログラムを生成するプログラム生成部を備え、
   　前記変換部は、前記プログラム生成部にて生成された変換プログラムに基づいて、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行う、請求項２に記載のロボットの制御装置。
4. 　プログラマブルロジックコントローラにおいて、データ型に基づく変数の情報と周期的なディジタル通信の信号との間の変換を行う変換プログラムを生成するための関数ファイルを生成する関数生成部を備える、請求項１に記載のロボットの制御装置。

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